Batterie de voiture qui alimente une ampoule de voiture de 4W

Un moulin à eau peut fonctionner avec une faible tension (faible dénivélation), mais alors il faut un débit important pour faire de la farine. Ou bien avec une forte dénivélation (tension élevée) et alors un débit plus faible suffit.

• La tension électrique est indiquée en volt. Le voltmètre qui mesure la tension est branché "hors" du circuit, puisqu'il mesure une dfférence de niveau.

• Le courant électrique est indiqué en ampère. L'ampèremètre est placé dans le circuit électrique.

Le branchement d'un compteur électrique est décrit sur une page séparée. Le compteur doit mesurer à la fois le courant et le voltage pour obtenir la puissance consommée.

On est passé au courant alternatif il y a près de cent ans, car l'alternatif permet de transformer facilement la tension. Actuellement les alimentations à découpage permettent de transformer tout aussi facilement la tension, qu'il s'agisse de continu ou d'alternatif.

Le fréquencemetre montré ici utilise des languettes mises en vibration par un petit électro-aimant. Chaque languette vibre sur une fréquence précise (un peu comme un diapason) et la languette qui correspond le plus à la fréquence du réseau va osciller très fort. Cette mesure est peu précise mais peut être réalisée evec peu de moyens. On utilise maintenant surtout des fréquencemètres numériques.

• Nous avons la résistance interne de la source (batterie ou bobine de l’alternateur) qui est généralement faible,

• la résistance des conducteurs (généralement très faible) et

• la résistance de l’utilisateur. C’est la résistance de l’utilisateur qui détermine normalement le courant total.

Une batterie de voiture qui a une résistance interne très faible (inférieure à 0.1Ω) peut fournir suffisamment de courant aussi bien à l’ampoule arrière qu’au phare. Une pile classique a une résistance interne plus élevée (environ 4.5Ω pour 9 piles de 1.5V en série pour obtenir 12V) peut fournir suffisamment de courant pour alimenter l’ampoule arrière, mais pas le phare. Toute l'énergie de la pile est dissipée dans la résistance interne de la pile (qui chauffe), pas dans le phare.

Premier exemple: une batterie de petite voiture qui alimente une ampoule arrière de voiture (4W).
La résistance totale du circuit est de 36 + 0.1 + 0.02 Ω. Le courant est donc de 12 / 36.12 = 0.33A.

Une batterie de capacité de 40Ah serait déchargée en 121 heures, soit environ 5 jours. Mais attention: une batterie de démarrage ne peut pas être déchargée plus de 20% de sa capacité (déformation des plaques) il faut la recharger au bout de 24 heures.

Notons maintenant les chutes de tension dans les différentes résistances.
Comme noté précédemment, le courant dans ce circuit est de 0.33A.
La tension développée entre une résistance est proportionnelle au courant et à la résistance.
Nous calculons les chutes de tension (également de la résistance interne de la batterie) des différentes résistances du circuit.
Finalement nous notons la puissance dissipée, qui est le produit du courant par la tension. On remarque que pratiquement toute la puissance fournie est dissipé par la lampe.

Batterie de voiture qui alimente un phare de 55W

Le courant est de 4.41A, ce qui viderait notre batterie en moins de 10 heures. Pour éviter les dégats à la batterie, il n'est pas recommandé de laisser bruler les phares (2 × 55W) plus d'une heure sans faire tourner le moteur.

Notons à nouveau la distribution des tensions, qui est le produit du courant par la résistance.
Chute de tension due à la résistance interne de la batterie: 0.44V.
Et puis nous calculons les puissances dissipées aux différents endroits du circuit.
En tout, nous n'atteignons pas les 55W de la lampe, puisque les différentes résistances dans le circuit limitent le courant.
Remarquez également qu'une partie de l'énergie se perd dans la résistance interne de la batterie et dans les cables.

Dans une voiture, les pertes dans les cables et la batterie sont compensées par une tension d'alimentation plus élevée fournie par l'alternateur. Quand le moteur tourne, la tension aux bornes de la lampe est d'environ 13.5V.

Piles alcalines qui alimentent un phare de voiture

Nous allons maintenant simuler un circuit électrique avec différents composants: une source de courant, des cables et une lampe. Changez les paramètres et le programme recalcule les valeurs.

Par contre aucun risque d’électrocution, puisque la résistance du corps humain (très élevée) limite le courant à une valeur pratiquement nulle. Les films où on voit une personne mourir parce qu’elle a touché les cables de la batterie, c’est de la foutaise. Le courant est si faible qu’on ne le remarque même pas. Ce n’est qu’avec des tensions supérieures à (environ) 50V qu’on remarque le courant. Le courant dépend de la résistance humaine, et est plus faible chez les jeunes (peau plus fine) ou quand la peau est humide. Il n'est donc pas possible d'indiquer à partir de quelle tension l'électricité devient dangereuse.