Volt
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Le volt (symbole : V) est l'unité SI de force électromotrice et de différence de potentiel (ou tension).

On doit ce nom à Alessandro Volta, inventeur italien de la pile électrique en 1800.

Il correspond à la différence de potentiel électrique qui existe entre deux points d'un circuit parcouru par un courant constant de 1 ampère lorsque la puissance dissipée entre ces deux points est égale à 1 watt.


\mbox{V} = \dfrac{\mbox{W}}{\mbox{A}} = \dfrac{\mbox{J}}{\mbox{C}} = \dfrac{\mbox{N} \cdot \mbox{m} }{\mbox{A} \cdot \mbox{s}} = \dfrac{\mbox{kg} \cdot \mbox{m}^2}{\mbox{A} \cdot \mbox{s}^{3}} = \dfrac{\mbox{kg} \cdot \mbox{m}^2}{\mbox{C} \cdot \mbox{s}^2}

Sommaire

Histoire

Illustration originale publiée en 1800, de Alessandro Volta.

En 1800, Alessandro Volta développe ce qu'on appelle la pile voltaïque, un précurseur de la batterie, qui produit un courant électrique stable. Volta a déterminé que la meilleure paire de différents métaux pour produire de l'électricité est une paire de zinc et d'argent. Dans les années 1880, le Congrès international d'électricité, actuellement la Commission électrotechnique internationale (CEI), a approuvé le volt comme unité de force électromotrice. Dans le même temps, la tension fut définie comme la différence de potentiel à travers un conducteur quand un courant d'un ampère dissipe une puissance d'un watt.

Cette unité SI est tirée du nom d'Alessandro Volta. Comme toute unité SI issue du nom d'une personne, son symbole abrégé s'écrit en majuscule (V). En toutes lettres (volt), elle perd sa majuscule (hors règles typographiques classiques : début de phrase, titre, entre autres). Notez que « degré Celsius » est conforme à cette règle car il s'agit ici du "degré d' Anders Celsius" et non du "celsius".

Comparaison avec l'hydraulique

Le volt est l'unité de différence de potentiel et de tension.

L'analogie avec l'hydraulique est souvent utilisée pour expliquer la tension dans les circuits électriques. Ils sont comparés à des tuyaux remplis d'eau. Pour avoir une meilleure image de ce qu'est la pression de l'eau, on peut imaginer de l'eau sortant d'un robinet, d'un tuyau d'arrosage ou une chute d'eau causée par un barrage.

Plus la quantité d'eau est importante et plus la vitesse à laquelle elle s'écoule est élevée, plus la pression est élevée.

La pression correspond d'après notre analogie à la tension électrique. Dans un circuit, la tension s'explique par une différence de potentiel entre les deux pôles électriques, c'est-à-dire par un surplus de charges négatives. Cette différence crée un champ électrique qui entraîne le déplacement des charges jusqu'à ce que celles-ci se soient équilibrées des deux côtés[1].

Une grande différence de potentiel ou tension dans un circuit fermé signifie donc une grande quantité d'électrons qui se déplacent.

Tensions nominales courantes

Un multimètre peut être utilisé pour mesurer la tension entre deux points.

Les tensions nominales de différentes sources :

  • Potentiel d'action de la cellule nerveuse : autour de 75 mV
  • Pile rechargeable au NiMH ou au NiCd : 1,2 V
  • Batterie au mercure : 1,355 V
  • Pile alcaline non-rechargeable (c.-à-d. piles AAA, AA, C et D) : 1,5 V
  • Batterie rechargeable au lithium-polymère : 3,75 V
  • Alimentation des circuits de logique à transistors couplés (circuit TTL) : 5 V
  • Pile PP3 : 9 V
  • Système électrique d'une automobile : 12 V
  • Prises murales standard (tension alternative) :
  • Circulation du TGV: 25 kV (25 000 V) (tension alternative)
  • Réseaux de distribution :
    • Basse tension : de 100 à 750 V (tension alternative)
    • Moyenne tension : jusqu'à 33 kV (tension alternative)
  • Réseaux de distribution (moyenne tension) : de 1 à 25 kV (tension alternative)
  • Réseaux de répartition (haute tension) : de 33 à 150 kV (tension alternative)
  • Réseaux de transports (haute tension) : de 150 à 1200 kV (tension alternative) et jusqu'à 900 kV (tension continue).
  • Foudre : très variable, généralement aux alentours de 100 MV.

Il faut savoir que dans tous les réseaux électriques du fait de la résistance de chaque matériau, y compris des conducteurs, on note une chute de tension sur des grandes distances de câbles. Les câbles à haute tension permettent de réduire relativement ces pertes étant donné que les pertes sont le produit de la résistance par le carré du courant (P=R*I*I) et que le courant est directement proportionnel a la tension, élever la tension permet de réduire significativement les pertes dans les réseaux câblés. La recherche continue sur les matériaux supra-conducteurs qui ont une résistance nulle et permettraient donc d'éliminer non seulement les pertes dans le câbles mais aussi le besoin d'équipement de transformation pour élever et abaisser la tension ainsi que les pertes qui y sont associées.

Multiples et sous-multiples du volt

Le tableau ci-dessous détaille les multiples et sous-multiples du volt dans le système international, toutes ces unités ne sont utilisées.

Multiples du volt
10N Préfixe Symbole Nombre Exemple
1024 yottavolt YV Quadrillion
1021 zettavolt ZV Trilliard
1018 exavolt EV Trillion
1015 pétavolt PV Billiard
1012 téravolt TV Billion
109 gigavolt GV Milliard
106 mégavolt MV Million Foudre (jusqu'à plusieurs centaines de mégavolts)
10³ kilovolt kV Mille Caténaires (25 kV), lignes moyenne tension
10² hectovolt hV Cent Courant domestique (en Europe 2,3 hV de tension efficace)
101 décavolt daV Dix
100 volt V Un Ordre de grandeur de la tension d'une pile
10-1 décivolt dV Dixième
10-2 centivolt cV Centième Ordre de grandeur de l'impulsion nerveuse
10-3 millivolt mV Millième
10-6 microvolt μV Millionième
10-9 nanovolt nV Milliardième
10-12 picovolt pV Billionième
10-15 femtovolt fV Billiardième
10-18 attovolt aV Trillionième
10-21 zeptovolt zV Trilliardième
10-24 yoctovolt yV Quadrillionième

Notes et références

  1. (de) Einstein, A. ; Infeld, L. : Evolution der Physik, S. 96

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