Tension et comment ça marche

Vous avez probablement entendu dire qu'une batterie ou une prise murale possède un certain nombre devolts. Il s'agit d'une mesure de l'électricitépotentielproduite par la batterie ou par le réseau électrique connecté à la prise murale.

Tous ces volts attendent que vous les utilisiez, mais il y a un problème :pour que l'électricité puisse faire un travail, elle doit pouvoir se déplacer. C'est un peu comme un ballon gonflé ; si vous le pincez, il y a de l'air dedans quipourraitfaites quelque chose s'il est publié, mais il ne fera rien tant que vous ne le laisserez pas sortir.

Contrairement à l’air sortant d’un ballon, l’électricité ne peut circuler qu’à travers des matériaux conducteurs, comme le fil de cuivre. Si vous connectez un fil à une batterie ou à une prise murale (AVERTISSEMENT:la tension dans une prise murale est dangereuse, ne faites pas ça !), vous donnerez un chemin à suivre à l'électricité. Mais si le fil n’est connecté à rien d’autre, l’électricité n’aura nulle part où aller et ne bougera toujours pas.

Qu’est-ce qui fait bouger l’électricité ?L’électricité veut passer d’une tension supérieure à une tension inférieure.C'est exactement comme le ballon : l'air sous pression dans le ballon veut s'écouler de l'intérieur du ballon (pression plus élevée) vers l'extérieur du ballon (pression plus basse). Si vous créez un chemin conducteur entre une tension supérieure et une tension inférieure, l’électricité circulera le long de ce chemin. Et si vous insérez quelque chose d’utile dans ce chemin, comme une LED, l’électricité qui circule fera un travail pour vous, comme allumer cette LED. Huzzah !

Alors, où trouve-t-on une tension plus élevée et une tension plus basse ? Voici quelque chose de vraiment utile à savoir :chaque source d'électricité a deux faces. Vous pouvez le voir sur les piles, qui ont des capuchons métalliques aux deux extrémités, ou sur votre prise murale qui a deux (ou plus) trous. Dans les piles et autresCC (courant continu)sources de tension, ces côtés (souvent appelésbornes) sont nomméspositif(ou « + »), etnégatif(ou "-").

Pourquoi chaque source d’électricité a-t-elle deux faces ? Cela nous ramène à l’idée de « potentiel » et au fait qu’il faut une différence de tension pour faire circuler l’électricité. Cela semble idiot, mais il ne peut pas y avoir de différence sans deux choses différentes. Dans toute alimentation, le côté positif aura une tension plus élevée que le côté négatif, ce qui est exactement ce que nous voulons. En fait, lorsque nous mesurons la tension, nous disons généralement que le côté négatif est de 0 volt et que le côté positif correspond au nombre de volts que l'alimentation peut fournir.

Les sources électriques sont comme des pompes. Les pompes ont toujours deux côtés, une sortie qui souffle quelque chose et une entrée qui aspire quelque chose. Les batteries, les générateurs et les panneaux solaires fonctionnent de la même manière. Quelque chose à l'intérieur d'eux travaille dur pour déplacer l'électricité vers la prise (le côté positif), mais toute cette électricité qui quitte l'appareil crée un vide, ce qui signifie que le côté négatif doit aspirer de l'électricité pour la remplacer.*

Qu’avons-nous appris jusqu’à présent ?

• La tension est potentielle, mais l’électricité doit circuler pour faire quelque chose d’utile.
• L’électricité a besoin d’un chemin pour circuler, qui doit être un conducteur électrique tel qu’un fil de cuivre.
• L’électricité circulera d’une tension plus élevée vers une tension plus basse.
• Les sources de tension continue ont toujours deux côtés, appelés positif et négatif, le côté positif ayant une tension plus élevée que le côté négatif.

Le circuit le plus simple

Nous sommes enfin prêts à faire fonctionner l'électricité pour nous ! Si nous connectons le côté positif d'une source de tension, via quelque chose qui fait un certain travail, comme une diode électroluminescente (LED), et revenons au côté négatif de la source de tension ; l'électricité, ouactuel, coulera. Et nous pouvons mettre sur le chemin des objets qui font des choses utiles lorsque le courant les traverse, comme des LED qui s'allument.

Ce chemin circulaire, qui est toujours nécessaire pour faire circuler l’électricité et faire quelque chose d’utile, s’appelle un circuit.Un circuit est un chemin qui commence et s'arrête au même endroit, et c'est exactement ce que nous faisons.

Cliquez sur ce lienpour voir une simulation du courant circulant dans un circuit simple. Cette simulation nécessite l'exécution de Java.

*Benjamin Franklin a écrit à l'origine que l'électricité circule du côté positif d'une source de tension vers le côté négatif. Cependant, Franklin n'avait aucun moyen de savoir queles électrons circulent en fait dans la direction opposée- au niveau atomique, ils sortent du côté négatif et rebouclent vers le côté positif. Parce que les ingénieurs ont suivi l'exemple de Franklin pendant des centaines d'années avant que la vérité ne soit découverte, nous utilisons encore aujourd'hui la « mauvaise » convention. En pratique, ce détail n'a pas d'importance, et tant que tout le monde utilise la même convention, nous pouvons tous construire des circuits qui fonctionnent très bien.

Circuits courts et ouverts

Qu'est-ce qu'une « charge » ?

La raison pour laquelle nous voulons construire des circuits est de faire en sorte que l’électricité nous soit utile. Pour ce faire, nous mettons dans le circuit des éléments qui utilisent le flux de courant pour s'éclairer, faire du bruit, exécuter des programmes, etc.

Ces choses sont appeléescharges, parce qu'ils « chargent » l'alimentation électrique, tout comme vous êtes « chargés » lorsque vous transportez quelque chose. De la même manière que vous pourriez être chargé de trop de poids, il est possible de trop charger une alimentation électrique, ce qui ralentira le flux de courant. Mais contrairement à vous, il est également possible de trop peu charger un circuit - cela peut laisser passer trop de courant (imaginez courir trop vite si vous ne portiez aucun poids), ce qui peut brûler vos pièces ou même l'alimentation électrique.

Vous apprendrez tout sur la tension, le courant et les charges dans le prochain didacticiel :Tension, courant, résistance et loi d'Ohm. Mais pour l'instant, apprenons deux cas particuliers de circuit :court-circuit, etcircuit ouvert. Les connaître vous aidera énormément lorsque vous dépannerez vos propres circuits.

Court-circuit

NE FAITES PAS CELA, mais si vous connectez un fil directement du côté positif au côté négatif d'une alimentation, vous créerez ce qu'on appelle uncourt-circuit. C'est une très mauvaise idée.

Cela semble être le meilleur circuit possible, alors pourquoi est-ce une mauvaise idée ? N'oubliez pas que le courant électrique veut passer d'une tension plus élevée à une tension plus basse, et si vous mettez une charge dans le courant, vous pouvez faire quelque chose d'utile comme allumer une LED.

Si vous avez une charge de courant, le flux de courant dans votre circuit sera limité à celui consommé par votre appareil, qui est généralement une très petite quantité. Cependant, si vous NE mettez rien pour restreindre le flux de courant, il n'y aura rien pour ralentir le courant, et il tentera d'être infini !

Votre alimentation ne peut pas fournir un courant infini, mais elle en fournira autant qu'elle le peut, ce qui peut être beaucoup. Cela pourrait provoquer la combustion de votre fil, endommager l'alimentation électrique, vider votre batterie ou d'autres choses passionnantes. La plupart du temps, votre alimentation sera dotée d'une sorte de mécanisme de sécurité intégré pour limiter le courant maximum en cas de court-circuit, mais pas toujours. C'est la raison pour laquelle toutes les maisons et tous les bâtiments ontdisjoncteurs, pour éviter les incendies en cas de court-circuit quelque part dans le câblage.

Un problème étroitement lié consiste à laisser accidentellement trop de courant circuler dans une partie de votre circuit, provoquant la combustion d'une pièce. Ce n’est pas tout à fait un court-circuit, mais c’est proche. Cela se produit le plus souvent lorsque vous utilisez le mauvaisrésistancevaleur, qui laisse trop de courant circuler à travers un autre composant tel qu'une LED.

L’essentiel :si vous remarquez que les choses deviennent soudainement chaudes ou qu'une pièce grille soudainement, coupez immédiatement l'alimentation et recherchez d'éventuels courts-circuits.

Circuit ouvert

L'opposé d'un court-circuit est uncircuit ouvert. Il s'agit d'un circuit où la boucle n'est pas entièrement connectée (et donc ce n'est pas vraiment un circuit du tout).

Contrairement au court-circuit ci-dessus, rien ne sera blessé par ce « circuit », mais votre circuit ne fonctionnera pas non plus. Si vous débutez sur les circuits, il peut souvent être difficile de trouver où se trouve la coupure, surtout si vous utilisezplanches à painoù tous les conducteurs sont cachés.

Si votre circuit ne fonctionne pas, la cause la plus probable est un circuit ouvert.Cela est généralement dû à une connexion cassée ou à un fil desserré. (Les courts-circuits peuvent voler toute l’énergie du reste de votre circuit, alors assurez-vous de les rechercher également.)

CONSEIL:si vous ne parvenez pas à trouver facilement où votre circuit est ouvert, unmultimètrepeut être un outil très utile. Si vous le configurez pour mesurer les volts, vous pouvez l'utiliser pour vérifier la tension à différents points de votre circuit alimenté et éventuellement trouver le point où la tension ne passe pas.

Ressources et aller plus loin

Vous venez d'apprendre, dans sa forme la plus élémentaire, ce qu'est un circuit. Au fur et à mesure de votre apprentissage, vous rencontrerez des circuits plus complexes comportant plusieurs boucles et de nombreux autres composants électroniques. Mais TOUS les circuits, aussi complexes soient-ils, suivront les mêmes règles que le circuit de base à une boucle que vous venez de découvrir.

Votre voyage dans l’électronique ne fait que commencer, voici quelques suggestions de prochains sujets à explorer :

• Planches à painsont des outils utiles qui vous permettent de créer rapidement des circuits temporaires à l'aide de câbles de liaison. Nous les utilisons tout le temps. Vous voudrez peut-être aussi maîtrisertravailler avec du filpour vous aider à construire vos circuits.
• UNmultimètrevous permet de mesurer la tension, le courant et la résistance et constitue une aide précieuse lorsque vous essayez de dépanner des circuits défectueux.
• Les circuits sont de toutes tailles, formes et configurations différentes. Découvrez lecircuits série ou parallèletutoriel pour voir les circuits passés au niveau supérieur.

Voici quelques tutoriels sur les composants les plus courants que vous utiliserez lors de la construction de circuits.

• Une excellente façon d’en apprendre davantage sur les circuits est de commencer à en créer. NotreTutoriel LEDmontrera comment allumer une ou plusieurs LED.
• Résistancessont l’un des composants les plus utilisés dans les circuits.
• Condensateursse retrouvent également dans la plupart des circuits. Comme le sontDiodes.
• ——https://learn.sparkfun.com/tutorials/what-is-a-circuit