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Titre: L’électricité, j’y pige rien
Auteur: Bruno
Date: Wed 22 Feb 2012 10:35:49 +0100
Lien: https://blog.spyou.org/wordpress-mu/2012/02/22/lelectricite-jy-pige-rien/
[image 1: 20120221 - electrocution]Petite histoire rapide pour ceux qui,
nombreux, s’inquiètent de leur capacité à comprendre l’électricité et
donc l’électronique avec les publications à venir sur ce blog.
Je vais vous la faire aussi courte et synthétique que possible, les
spécialistes me pardonneront quelques raccourcis logiques.
L’électricité est un flux d’électrons qui se baladent d’atomes en atomes.
Virtuellement, tout peut transmettre de l’électricité. En pratique, certains
matériaux le font mieux que d’autres. Le cuivre, par exemple, conduit fort bien
les électrons, au contraire du plastique. A l’état naturel, les électrons se
baladent en permanence, mais ramenés à notre échelle humaine, ils sont plutôt
immobiles.
Pour créer un vrai courant, il faut enlever des électrons à un bout du
conducteur pour que ceux qui sont à l’autre bout aient une irrésistible envie
de venir combler le manque. On dit qu’un courant est continu quand tout le
monde va dans le même sens et qu’il est alternatif quand les électrons passent
leur temps à faire de rapides allers & retours. Dans l’électricité que vous
avez dans toutes vos prises, ils changent de sens 50 fois par seconde.
Vous l’aurez normalement compris, les électrons qui arrivent doivent repartir,
d’où la présence de deux câbles dans les prises, le 3e étant le fil de terre
que nous aborderons un peu plus loin. Contrairement à la croyance répandue, les
électrons ne se transforment pas en autre chose lors de leur passage dans les
appareils. Ils restent tous, sans exception, dans les fils électriques qui les
font se balader.
La meilleure analogie que j’ai trouvée à ce jour est la rivière. La quantité
d’eau qui s’écoule est équivalente à la quantité d’électrons. C’est l’intensité
du courant, généralement exprimée en Ampères. Le dénivelé de la rivière est la
tension, exprimée en Volts. C’est la différence de potentiel qu’on applique aux
deux bouts de notre conducteur pour forcer les électrons à se déplacer. Pour
compléter l’analogie, imaginez donc que votre radiateur est un appareil situé
au milieu d’un cours d’eau et qu’il produit de la chaleur en utilisant la force
de l’eau qui passe son temps à passer dans un sens puis dans un autre (50 fois
par seconde, vous vous souvenez ?).
Pour la suite, la multiplication de l’intensité par le voltage est la
puissance. P = U * I. On l’exprime généralement en Watts. L’une des valeurs
étant généralement fixe, la tension, autour de 228/229 Volts (on dit 220
en langage courant, mais c’est plus proche de 230), on parle généralement d’une
puissance qui a une variation strictement égale à l’intensité du courant
utilisée. Mais imaginez votre four à micro onde 2000 Watts branché sur une
source d’énergie 12 volts, il faudra une intensité près de 20 fois plus grande
pour obtenir la même puissance. Pour reboucler sur l’analogie avec la rivière,
si elle a un dénivelé ridicule, il faudra qu’elle écoule beaucoup d’eau pour
avoir la même puissance qu’une petite chute d’eau quasi verticale.
[image 2: terre]Abordons à présent la terre. Les deux fils dont nous avons
parlé jusqu’à présent sont généralement bleu et rouge ou éventuellement noir &
marron. Le fil de terre, lui, est toujours jaune et vert.
Les électrons préfèrent généralement le chemin le plus court pour aller là où
ils sont en minorité. Ce chemin le plus court peut être votre corps si vous
touchez deux conducteurs ou bien un seul et qu’une autre partie de votre corps
touche (ou est proche) de la terre ou de quelque chose qui y conduit (un
radiateur par exemple, ou bien de l’eau dans une baignoire). D’où l’invention
du fil de terre qui, normalement, sert à neutraliser le potentiel électrique de
la carcasse des objets que vous branchez au secteur.
Concrètement, si pour une raison ou une autre un fil électrique touche la
carrosserie de votre grille pain, si elle n’est pas reliée à la terre, vous
allez vous prendre une châtaigne en voulant récupérer vos toasts. Si elle est
reliée à la terre, votre corps n’intéressera à priori pas les électrons et vous
serez donc indemne. Mais même mieux que ça, votre grille pain ne s’allumera
plus parce que « les plombs auront sauté ».
[image 3: tableau]Abordons donc maintenant la partie qui sera intéressante plus
tard sur ce blog : le contenu du tableau électrique. Si vous avez quelque chose
qui ressemble à la photo ci contre, vous devez convoquer d’urgence
un électricien, vous n’êtes PAS en sécurité chez vous (oui, c’est le tableau
électrique actuel de la maison que je viens d’acheter).
Que trouve-ton dans un tableau moderne ?
* Un compteur électrique, servant à ErDF pour connaître votre consommation et
à votre fournisseur d’énergie à vous facturer.
* Un disjoncteur général, uniquement prévu pour limiter votre consommation
maximale. Si tout le monde se met à tirer autant d’énergie qu’il veut sur
le réseau, tout s’effondre. L’énergie est ici l’intensité consommée, donc
la quantité d’eau qui coule.
* Des disjoncteurs unitaires, ce sont les plus petits du tableau, qui
alimentent généralement des prises, des radiateurs, plusieurs luminaires,
etc. Ils servent à limiter la consommation maximale de chaque engin afin
d’éviter que ce soit le général qui coupe la totalité de l’installation.
* Un ou plusieurs disjoncteurs différentiels.
C’est probablement la partie la plus intéressante en électricité. Je vous
disais plus haut que si votre grille pain avait les fils qui se touchent, vos
plombs allaient probablement sauter. Si un fil touche la carcasse et qu’elle
est reliée à la terre, le courant va donc arriver chez vous par un fil et
repartir directement dans le jardin sans repasser par l’autre fil d’EDF. Il va
donc se créer une différence entre la quantité d’énergie qui entre dans
l’installation et celle qui en sort. A ce moment-là, le disjoncteur
différentiel, dont c’est le métier de contrôler la cohérence de ce qui rentre
et sort, va couper le jus, considérant qu’il y a un problème sur
l’installation.
L’autre cas où un disjoncteur saute, c’est le général si vous avez allumé tous
vos radiateurs en même temps ou bien les unitaires si vous avez un
court-circuit quelque part. En effet, le court-circuit est l’équivalent de la
chute d’eau, vous allez créer un appel énorme en n’imposant aucun frein au
courant, la consommation va donc monter en flèche, et pour éviter que tout
fonde chez vous, le disjoncteur unitaire va couper.
En parlant de fondre, c’est le bon moment pour vous parler de section de câble.
Car si une rivière peut déborder et provoquer des inondations, les électrons,
eux, ne débordent pas. Par contre, tout ce qu’ils traversent s’échauffe (c’est
l’effet Joule). C’est le principe du radiateur de base, résister au passage du
courant pour lui faire chauffer le conducteur. Dans un radiateur, c’est
chouette, surtout si vous êtes frileux, mais dans le fil électrique de votre
PC, c’est moins drôle. La totalité des câbles utilisés dans une installation
doivent donc être de la bonne taille (on dit section, les câbles étant
cylindriques).
C’est aussi pour ça qu’on déconseille la succession ininterrompue de
multiprises. Si pour une raison ou une autre le disjoncteur unitaire qui est en
première ligne est mal fichu ou pas calibré comme il faut, vous allez faire
fondre un fil trop petit sur le trajet. Avec un peu de bol, il fera
court-circuit avec son voisin et tout disjonctera, mais sinon, ce sera un
départ d’incendie.
Pour reparler un peu d’autres effets, on vous a probablement déjà conseillé de
dérouler entièrement une rallonge électrique en rouleau avant de vous en
servir, non ? Eh bien il vaut mieux le faire, surtout si vous branchez un
appareil gourmand au bout (au hasard une décolleuse à papier peint), sinon,
vous vous retrouverez avec une bobine de câble électrique fondue. La faute à
l’induction électromagnétique qui fait qu’un conducteur traversé par un courant
induit un autre courant dans le conducteur voisin. Si tout le monde est
joyeusement enroulé, en gros, vous fabriquez un radiateur.
Un dernier point avant de vous laisser aller prendre votre dose d’ibuprofène,
comment tout ceci est-il câblé ? Eh bien si on oublie les disjoncteurs,
interrupteurs & autre, c’est tout bête, chacun des trois fils doit desservir
chaque appareil en parallèle. Si vous les branchez en série (un fil arrive sur
A, un second en sort pour rentrer sur B, un 3e en sort pour rentrer sur C) vous
n’aurez qu’une fraction de la tension aux bornes de chaque appareil, alors que
si le fil A qui arrive d’EDF dessert tous les appareils et que le fil B qui
arrive d’EDF fait pareil, chacun aura la même tension que son voisin et tirera
l’intensité nécessaire à son fonctionnement dans les limites imposées par les
disjoncteurs.
Voilà le début de ce que je pense nécessaire pour la suite. N’hésitez pas à
balancer des questions pour m’aider à compléter :)
Liens:
[1]: http://blog.spyou.org/wordpress-mu/files/2012/02/20120221-electrocution-300x262.jpg (image)
[2]: http://blog.spyou.org/wordpress-mu/files/2012/02/20120221-terre-300x225.jpg (image)
[3]: http://blog.spyou.org/wordpress-mu/files/2012/02/IMG_6585-300x200.jpg (image)
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