Contrairement au courant qui circule dans un circuit électrique fermé sous forme de charge électrique, la différence de potentiel ne se déplace pas ou ne s’écoule pas, elle est appliquée.

L’unité de la différence de potentiel générée entre deux points est appelée Volt, qui est généralement définie comme la différence de potentiel appliquée à une résistance fixe d’un ohm avec un courant d’un ampère qui le traverse.

En d’autres termes, 1 Volt = 1 Ampère × 1 Ohm, ou communément V = I*R.

La loi d’Ohm stipule que pour un circuit linéaire, le courant qui y circule est proportionnel à la différence de potentiel qui lui est appliquée, donc plus la différence de potentiel entre deux points est grande, plus le courant qui y circule sera important.

Par exemple, si la tension d’un côté d’une résistance de 10Ω mesure 8V et de l’autre côté, elle mesure 5V, alors la différence de potentiel à travers la résistance serait de 3V ( 8 – 5 ) provoquant un courant de 0.3A à circuler.

Si cependant, la tension d’un côté était augmentée de 8V à 40V, la différence de potentiel à travers la résistance serait désormais de 40V – 5V = 35V provoquant un courant de 3.5A à circuler. La tension à n’importe quel point d’un circuit est toujours mesurée par rapport à un point commun, généralement 0V.

Pour les circuits électriques, le potentiel de la terre ou du sol est généralement pris comme étant à zéro volts ( 0V ) et tout est référencé à ce point commun dans un circuit. Cela est théoriquement similaire à la mesure de la hauteur. Nous mesurons la hauteur des collines de manière similaire en disant que le niveau de la mer est à zéro pieds et en comparant ensuite d’autres points de la colline ou de la montagne à ce niveau.

De manière très similaire, nous pouvons appeler le point commun dans un circuit zéro volts et lui donner le nom de terre, zéro volts ou sol, puis tous les autres points de tension dans le circuit sont comparés ou référencés à ce point de terre. L’utilisation d’une terre commune ou d’un point de référence dans les dessins schématiques électriques permet de dessiner le circuit de manière plus simple car il est compris que toutes les connexions à ce point ont le même potentiel.

Différence de Potentiel

Comme les unités de mesure pour la Différence de Potentiel sont des volts, la différence de potentiel est principalement appelée tension. Les tensions individuelles connectées en série peuvent être additionnées pour nous donner une somme de “tension totale” du circuit comme vu dans le tutoriel sur les résistances en série. Les tensions à travers les composants qui sont connectés en parallèle seront toujours de la même valeur, comme cela a été vu dans le tutoriel sur les résistances en parallèle.

Pour les tensions connectées en série :

Pour les tensions connectées en parallèle :

Exemple de Différence de Potentiel No1

En utilisant la loi d’Ohm, le courant circulant à travers une résistance peut être calculé comme suit :

Calculez le courant circulant à travers une résistance de 100Ω dont une des bornes est connectée à 50 volts et l’autre à 30 volts.

La tension à la borne A est égale à 50v et la tension à la borne B est égale à 30v. Par conséquent, la tension à travers la résistance est donnée par :

V_A = 50v, V_B = 30v, donc V_A – V_B = 50 – 30 = 20v

La tension à travers la résistance est de 20v, donc le courant circulant à travers la résistance est donné par :

I = V_AB ÷ R = 20V ÷ 100Ω = 200mA

Réseau de Diviseur de Tension

Nous savons d’après les tutoriels précédents que en connectant ensemble des résistances en série à travers une différence de potentiel, nous pouvons produire un circuit de diviseur de tension qui donnera les rapports de tension à travers chaque résistance par rapport à la tension d’alimentation à travers la combinaison totale.

Cela produit ce qui est généralement appelé un Réseau de Diviseur de Tension qui ne s’applique qu’aux résistances connectées ensemble en série, car comme nous l’avons vu dans le tutoriel sur les Résistances en Parallèle, des résistances connectées ensemble en parallèle produisent ce qu’on appelle un réseau de diviseur de courant. Considérons le circuit en série ci-dessous.

Division de Tension

Le circuit montre le principe d’un circuit de diviseur de tension où la tension de sortie diminue sur chaque résistance dans la chaîne en série, avec les résistances R1, R2, R3 et R4 étant référencées à un certain point de référence commun (généralement zéro volts).

Donc, pour un nombre quelconque de résistances connectées ensemble en série, diviser la tension d’alimentation V_S par la résistance totale, R_T donnera le courant circulant dans la branche en série comme : I = V_S/R_T, (loi d’Ohm). Puis les chutes de tension individuelles à travers chaque résistance peuvent être simplement calculées comme : V = I*R où R représente la valeur de résistance.

La tension à chaque point, P1, P2, P3, etc. augmente selon la somme des tensions à chaque point jusqu’à la tension d’alimentation, Vs et nous pouvons également calculer les chutes de tension individuelles à n’importe quel point sans d’abord calculer le courant du circuit en utilisant la formule suivante.

Formule du Diviseur de Tension

Où V_(x) est la tension à trouver, R_(x) est la résistance produisant la tension, R_T est la résistance totale en série et V_S est la tension d’alimentation.

Exemple de Différence de Potentiel No2

Dans le circuit ci-dessus, quatre résistances de valeurs, R₁ = 10Ω, R₂ = 20Ω, R₃ = 30Ω et R₄ = 40Ω sont connectées à une source de 100 volts CC. En utilisant la formule ci-dessus, calculez les chutes de tension aux points P1, P2, P3 et P4 ainsi que les chutes de tension individuelles à travers chaque résistance dans la chaîne en série.

1. Les tensions aux différents points sont calculées comme suit :

2. Les chutes de tension individuelles à travers chaque résistance sont calculées comme suit :

Alors, en utilisant cette équation, nous pouvons dire que la tension chutée à travers n’importe quelle résistance dans un circuit en série est proportionnelle à l’ampleur de la résistance et que la tension totale chutée à travers toutes les résistances doit égaler la source de tension telle que définie par la loi de Kirchhoff sur les tensions. Ainsi, en utilisant l’Équation du Diviseur de Tension, pour un nombre quelconque de résistances en série, la chute de tension à travers n’importe quelle résistance individuelle peut être trouvée.

Jusqu’à présent, nous avons vu que la tension est appliquée à une résistance ou à un circuit et que le courant circule à travers et autour d’un circuit. Mais il existe une troisième variable que nous pouvons également appliquer aux résistances et aux réseaux de résistances. La puissance est un produit de la tension et du courant, et l’unité de base de mesure de la puissance est le watt.

Dans le prochain tutoriel sur les Résistances, nous examinerons la puissance dissipée (consommée) par la résistance sous forme de chaleur et que la puissance totale dissipée par un circuit résistif, qu’elle soit en série, en parallèle ou une combinaison des deux, est simplement la somme des puissances dissipées par chaque résistance.