La mesure d'une tension électrique

1. Définition d'une tension électrique

Une tension électrique est une différence d'états électriques (on dit aussi "potentiel électrique") entre deux points.

La tension électrique indiquée sur les piles représente donc la différence de potentiels entre les deux bornes de la pile ( la borne positive et la borne négative ). Cette différence qui se nomme tension élecrique a pour effet de mettre en mouvement des charges électriques qui se trouvent dans les matériaux conducteurs composant le circuit : lorsque la pile est usée, cette différence est trop faible pour continuer à entrainer suffisamment de charges électriques dans le circuit et les appareils électriques ne fonctionnent plus convenablement.

Pour une pile de 9 V on peut représenter ainsi les choses : la borne positive est au potentiel 9 V et la borne négative au potentiel 0 V. La différence entre ces deux potentiels donne bien une tension de 9 V aux bornes de la pile.

Remarque : Avec un appareil de mesure il est donc possible de mesurer une tension négative ! Si on inverse le bornes de branchements de la pile on ne fait plus une différence de 9 V - 0 V mais une différence de 0 V - 9 V = - 9 V. Il faut donc faire attention et brancher correctement l'instrument de mesure.

La tension électrique se désigne par la lettre U. Pour préciser la tension mesurée, on place en indice de cette lettre les deux points entre lesquels la tension est mesurée.(voir l'exemple ci-dessous).

Sur le schéma ci-contre, on note UPN la tension entre les points P et N. Cette tension pourrait aussi bien se noter Ug, tension aux bornes du générateur mais on s'éloignerait un peu de la définition de la tension, qui est une différence entre deux potentiels (ici le potentiel au point P et le potentiel au point N). De la même façon, la tension UAB représente la tension aux bornes de la lampe n°1 et la tension UCD la tension aux bornes de la lampe n°2.

L'unité de la tension électrique est le Volt (en hommage à Volta , inventeur de la première pile) et a pour symbôle V

Il ne faut pas confondre la lettre U (qui représente la tension) avec la lettre V (qui est l'unité de la tension).

 

2. Instrument de mesure d'une tension électrique.

On mesure une tension électrique avec un voltmètre. Il n'est pas nécessaire de faire le calcul de la différence de potentiel entre les différents points d'un circuit électrique : le voltmètre le fait pour vous !

Son symbôle est un cercle avec la lettre majuscule V au centre (pour voltmètre), deux fils partent de l'appareil pour réaliser la mesure. Son entrée est indiquée par un point.

Une tension mesurant une différence de potentiel entre deux points d'un circuit, le voltmètre se place obligatoirement en dérivation aux bornes du composant où l'on souhaite mesurer cette tension. L'entrée du voltmètre (le point) se place toujours du côté de la borne positive du générateur. Dans tous les cas, l'entrée du voltmètre se place sur le premier point inscrit en indice de la tension. Le point P pour la tension UPN, le point A pour la tension UAB, le point C pour la tension UCD...

 

 

3. Utilisation du voltmètre.

Nous présentons ici le voltmètre numérique utilisé au collège international mais on retrouve les même fonctions sur l'ensemble des voltmètres du commerce.

On place deux fils de connexion sur le voltmètre : l'entrée caractérisée par le point sur le schéma est la borne au dessus de laquelle on reconnait le symbôle de l'unité de la tension : le "V" de Volt. La sortie est la borne "COM" (pour borne commune), ainsi appelée car cette borne sera utilisée dans toutes les utilisations de l'appareil (qui a plusieurs fonctions).

On place ensuite le sélecteur sur le calibre choisi et il ne reste plus qu'à connecter l'appareil sur les deux points désignés par la tension à mesurée. Par exemple pour la mesure de la tension UPN, l'entrée sera sur la borne P et le "COM" sur la borne N.

 

Les calibres d'un appareil de mesure

Le calibre d'un appareil de mesure représente la plus grande valeur que peut mesurer l'appareil. Sur le calibre 200 V, l'appareil réalise des mesures de 0 V à 200 V, sur le calibre 20 V des mesures de 0 V à 20 V..etc...

Alors pourquoi plusieurs calibres ? Le plus grand ne suffit-il pas ? Plus le calibre est petit plus la mesure est précise !

On choisit donc le calibre immédiatement supérieur à la mesure que l'on va réaliser. Généralement, on se base sur la tension délivrée par l'alimentation du circuit. Pour une pile de 1,5 V se sera le calibre 2 V, une pile de 9 V le calibre 20 V et la tension de secteur ( celle qui se trouve aux bornes d'une prise dans les habitations) le calibre 1 000 V...