La tension ou différence de potentiel électrique est une grandeur physique qui indique la différence de tension électrique entre deux points d'un circuit électrique. Elle coïncide avec la tension électrique et indique l'énergie ou le travail nécessaire pour séparer des charges électriques de signe opposé.
C'est la différence entre l' énergie électrique potentielle qu'une charge a aux deux points due à la présence d'un champ électrique divisée par la valeur de la charge elle-même. Dans des conditions stationnaires, il est égal au travail effectué pour déplacer une unité de charge à travers le champ d'un point à un autre, signe changé.
Si nous joignons deux points qui ont une différence de potentiel à travers un matériau conducteur, un flux d'électrons se produira à travers le circuit fermé que nous avons créé. Une partie de la charge se déplacera du point de potentiel le plus élevé au point de potentiel le plus bas (courant électrique).
La définition de la tension électrique et de l'unité de mesure volt est due à Alessandro Volta, qui, avec les concepts de « capacité électrique » et de « charge électrique », a utilisé pour la première fois le concept de « tension électrique » pour rendre compte de la propriétés intensives et extensives de l' électricité.
Quelle est l'unité de mesure de la tension ?
La tension est mesurée en volts (V) selon le système international d'unités. L'appareil électronique permettant de mesurer la différence de potentiel entre deux points est le voltmètre.
Concept de tension avec un exemple : analogie hydraulique
La notion de tension peut être expliquée en faisant une analogie avec un circuit hydraulique. La différence de tension peut être associée à la différence de pression générée dans un tuyau fermé rempli de liquide avec les extrémités placées à des hauteurs différentes. La tension entre deux points du circuit électrique correspond à la différence de pression entre deux points du circuit hydraulique.
La différence de potentiel entre les pôles du générateur électrique peut être vue comme la différence de pression des réservoirs du circuit hydraulique analogue. L'équivalent de la dissipation d'énergie électrique serait une conséquence du frottement du liquide avec les parois internes du tuyau. Enfin, l'intensité du courant électrique circulant dans le conducteur peut être mise en analogie avec le débit de liquide dans le tube.
Dans cette analogie, le flux d'eau peut s'écouler d'un point de haute pression à un point de basse pression. De la même manière, les charges qui se déplacent entre deux points de potentiels différents constituent un courant électrique.
Tension dans un champ électrique statique
La tension électrique à travers un chemin est définie comme la quantité de travail par unité de charge développée par le champ électrique pour déplacer une charge électrique.
Puisque le champ est conservateur dans des conditions stationnaires, il admet un potentiel et, par conséquent, l'intégrale de ligne du champ électrique ne dépend que des extrêmes d'intégration. Dans ce cas, la tension est égale à la différence de potentiel.
Force électromotrice induite par un champ magnétique variable
Dans une bobine qui enferme une surface traversée par un flux magnétique, une force électromotrice est générée proportionnellement au taux de variation du flux dans le temps.
Une différence de potentiel est également générée entre les extrémités d'un conducteur électrique qui se déplace perpendiculairement à un champ magnétique.
Lorsque nous soumettons un matériau conducteur à un champ électromagnétique variable, une tension électrique est produite appelée tension induite.
La loi d'Ohm
A la base du comportement des circuits à charge purement résistive, se trouve la loi d'Ohm. Il indique que la tension appliquée à une résistance est proportionnelle à l'intensité et à la résistance :
V = IR
Le courant électrique qui traverse un composant résistif (R) génère une puissance dissipée dont la valeur est donnée par le produit de l'intensité (I) et de la différence de potentiel (V) :
P = VI
Ce phénomène est appelé effet Joule.
Comment sont classés les différents types de tensions ?
La classification de la tension électrique est différente selon la zone à laquelle elle se réfère et le type de courant alternatif ou de courant continu.
En particulier, selon les dispositions de la norme CEI-EN 50110-1 « Exploitation des installations électriques », la tension électrique est classée comme indiqué dans le tableau suivant :
Abréviation | Catégorie | En courant alternatif | En courant continu | |
Très basse tension | BBT | 0 | 50 V | ≤ 120 V (en courant continu ondulé) |
Basse tension | BT | je | 50-1 000 V | 120-1 500 V |
Moyenne tension | TA | II | 1-30 kV | 1,5-30 kV |
Haute tension | À | III | > 30 kV | > 30 kV |
Dans certains pays, la haute tension est divisée en première, deuxième et troisième catégorie ou tension de catégorie spéciale.
