Electricité

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Résumés

Table des matières

Composition de la matière

Depuis le savant grec de l’antiquité Démocrite, il y a l’idée qu’un corps simple de matière (par ex: carbone, oxygène, silicium, or, argent, chlore, uranium, hydrogène, helium, fluor, fer, cobalt, etc…) ne peut pas être coupé jusqu’à l’infini. On va forcément à un moment donné tomber sur une sorte de « pixel » insécable. En grec « qu’on ne peut pas couper » se dit « Atome« .

Le tableau périodique des éléments nous renseigne sur la centaine d’atomes qui composent notre réalité matérielle.

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En fait on a découvert qu’on peut quand même casser les atomes…
(mais on a plus des corps simples)

Les atomes sont composés de protons, d’électrons et de neutrons.

Chaque atome a un noyau qui est composé de protons et parfois de neutrons. (c’est là l’origine du mot « nucléaire » = relatif au noyau)

Puis un certain nombre d’électrons « gravitent » autour des noyaux.

Les protons déterminent le numéro atomique (Z). On part avec l’Hydrogène tout en haut à gauche qui n’a qu’un seul proton dans son noyau et un électron. Puis on continue en ajoutant des protons (et des neutrons) au noyau. Plus on avance dans le tableau, plus les éléments sont denses, lourds et instables.

Les éléments les plus instables sont trop lourds et se désintègrent tout seuls. C’est ça la radio-activité.

Voici un simulateur pour jouer à construire des atomes…

Forces élémentaires de l’univers

Les interactions entre les éléments de la matière se font via 4 forces fondamentales. Ce sont l’interaction nucléaire forte, l’interaction électromagnétique, l’interaction faible et l’interaction gravitationnelle.

Ces forces agissent sont caractérisées par leur distances d’action et leur intensité.

  • La force nucléaire tient ensemble les noyaux, elle est très forte, mais agit à courte distance. 2,5 × 10−15 m
  • La force électromagnétique (unification électrofaible), est responsable de la cohésion des molécules. Elle agit à notre échelle. C’est elle qui nous permet d’avoir la sensation de toucher du concret et de ne pas passer à travers une chaise quand on s’assied.
  • La force de gravitation maintient ensemble les grandes masses, les planètes, les étoiles. Elle agit très loin, mais de façon plus faible que les forces précédente.

Ainsi la force principale qui concerne notre échelle de perception de l’univers, c’est la force électromagnétique. C’est le domaine de la chimie.

Les propriétés chimiques des éléments sont déterminés par les électrons et surtout la dernière couche d’électrons qui va avoir tendance à favoriser les associations ou non avec d’autres éléments pour former des molécules.

La dernière couche électronique qu’on appelle la couche de valence, a potentiellement 8 places pour des électrons. Si la couche est incomplète elle va cherche à en donner ou en partager avec d’autres pour trouver un bon équilibre.

On utilise le modèle de Lewis, un modèle simplifié pour observer les combinaisons possibles.

lewis
Représentation de Lewis de la dernière couche d’électron des atomes concernés.

Voici un exemple avec de liaisons chimique qui se fait avec la molécule de CO2

Représentation des liaisons chimiques dans le CO2 : chaque atome compte huit électrons, comme le veut la règle de l’octet ; la molécule de CO2 est donc stable.

Charge électrique

Quelle est la force qui fait tenir ensemble touts ces particules ?

Une des principales propriété de particules qui compose les atomes est leur charge électrique.

Les protons ont une charge électrique positive, alors que les électrons ont une charge électrique négative. (et les neutrons sont… neutres !)

A l’images des hommes et des femmes, les charges de signes opposés ont tendance à s’attirer.

La charge électrique élémentaire e ≈ 1,602 × 10−19 Coulombs [C]

Un atome équilibré est globalement neutre électriquement. Les charges s’annulent. Mais parfois, il y a des associations qui créent des déséquilibres, des atomes ou molécules ne sont pas neutres électriquement. On appelle ceci des ions. (anion – et cation +)

Par exemples une molécule d’eau H2O qui a un atome d’Hydrogène supplémentaire devient un ion hydronium. H3O+

Electricité statique …. et courant électrique

On a tous fait l’expérience de descendre d’une voiture et de se faire secouer avec une grosse étincelle quand on ferme la porte.

Ou alors en marchant sur une moquette, on peut se charger en électricité et en touchant une autre personne ça peut être le coup de foudre !

L’électricité statique (aussi appelée triboélectricité) nous montre qu’il est possible de charger et de décharger des objets avec de l’électricité. Il y a des tensions parfois très grandes qui se créent. En marchant sur une moquette je peux me charger à 25000 Volts.

Ce phénomène est connu depuis l’antiquité. On le pratiquait en frottant un bâton d’ambre avec une peau de chat. C’est d’ailleurs le nom grec de l’ambre, ἤλεκτρον / ḗlektron, qui est à l’origine du mot « électron » et donc « électricité ».

Après la charge, vient la décharge.

La décharge est capable de créer un arc électrique. C’est un rééquilibrage. C’est le principe de la foudre.

Ici on observe qu’une différence de potentiel électrique peut mettre en mouvement des électrons.

Ce mouvement d’électrons dans un corps conducteur s’appelle un courant électrique !

On peut imager ceci par l’énergie potentielle qu’on peut stocker dans en déplaçant des masses en hauteur. C’est le principe du barrage qui stocke de l’eau. J’ai un potentiel qui peut me créer un courant d’eau dans ma rivière entre le haut de la montagne et la mer. C’est un rééquilibrage.

La magie de l’électricité

Au 18ème siècle les nobles jouaient avec l’électricité statique.

L’abbé Nollet a conçu des espèces de tours de magie pour attirer des objets quand on est chargé électriquement.

Voici la machine de Wimshurst qui permet de créer des arcs électriques grâces aux frottements.

On peut aller plus loin en stockant l’énergie électrique.

Il est par exemple possible de charger une bouteille de Leyde avec un générateur électrique à friction, puis de jouer à électrocuter ses voisins, ou faire dresser les cheveux sur la tête !

La bouteille de Leyde et les éclateurs à étincelles ont servi de base pour les premier émetteur radio à étincelles.

On charge la bouteille de Leyde avec une machine de wimhurst, puis on la décharge d’un coup par court circuit !

La vidéo de cette expérience:

En créant des arcs électriques avec une machine de Wimshurst on va créer des ondes électromagnétiques. Celles-ci viennent perturber le beamer. L’image saute à chaque coup de foudre. Hors vidéo, nous avons même eu une interruption totale de l’image: écran bleu !

Plus loin nous étudierons la nature des ondes électromagnétiques.

Pile électrique de Volta

En 1800 Alessandro Volta invente la pile électrique. C’est une manière de créer un courant électrique.

Le nom de la pile, vient directement de l’invention de Volta qui est une pile d’éléments de cuivre et de zinc séparés par du feutre imbibé d’eau salée (ou acide).

En vrai, voilà ce que ça donne.

L’électricité, c’est le mouvement d’électron libre (porteur de charge électrique) dans un corps conducteur.

L’astuce de mise en mouvement d’électron consiste plonger les deux métaux de nos électrode dans un liquide nommé électrolyte (composé d’ions, donc d’atome non neutre, donc électriquement conducteur).

Dans ce liquide, le zinc s’oxyde et perd des électrons. Tandis que le cuivre réduit l’eau en lui piquant des électrons. (l’hydrogène restant de la molécule d’eau réduite se dégaze)
On a donc ici globalement une réaction d’oxydoréduction.

Ce passage d’électrons de l’anode (Zn) à la cathode (Cu) via l’électrolyte va déséquilibrer électriquement les électrodes. Ainsi il suffit de placer un conducteur entre ces deux électrodes pour permettre un rééquilibrage. Il y a un courant électrique qui va circuler aux bornes de notre pile électrique.

Ce processus va continuer jusqu’à ce que l’anode de zinc se désagrège complètement sous l’action de l’oxydation.

Suite à une oxydation du Zinc dans le liquide, des électrons migrent du Zinc au Cuivre via un liquide acide. Ce déséquilibre a tendance à créer une source d’électricité aux bornes + et – de cette « pile ». On peut utiliser cette forme d’énergie dans la résistance R.

Et en vidéo voici quelques expériences pour fabriquer une pile de volta.

Tension électrique

Ce dispositif de pile permet de générer une force qui va mettre en mouvement des électrons. On parle de « force électro-motrice« .

Dans le langage courant, on appelle cette force la « tension électrique« .
La tension se mesure en Volt. C’est l’unité de mesure que l’on a nommée ici en l’honneur d’Alessandro Volta.

(Parfois il y a des gens qui parlent de « voltage » c’est une forme d’anglicisme)

Plus il y a d’éléments en série, plus la tension est grande

Le principe générateur de tension fonctionne avec un seul élément cuivre + zinc séparé par du feutre imbibé d’eau salée.

Mais la force électromotrice générée est petite. On a une tension de l’ordre de 1V.

Si l’on veut augmenter la tension on va empiler des éléments, les ajouter en série. Donc avec 20 éléments on peut obtenir 20 Volts.

Pile fabriquée avec du sulfate de cuivre et des patates. On additionne les tensions de chaque patate.

Evolution de la pile

La pile n’est pas une forme pratique, car elle sèche facilement. Donc il y’a d’autres formes qui sont inventées. Comme par exemple la pile Leclanché.

Pile chez les grands anciens

Habituellement on date l’invention de la pile électrique vers 1800.

Mais l’archéologie découvre que la pile pourrait être plus ancienne.

Il existe un artefact controversé, la pile de Bagdad.
Cette pile fonctionne. Mais il y a toujours débat sur l’idée avoir de l’électricité il y a 2000 ans !

Une des utilisations possible peut être la galvanoplastie. Dans la bijouterie on peut plaquer une fine couche de métal sur des objets.

En Inde aussi on a des traces anciennes de piles électriques.

Il semble que le vieux sage Agastya a utilisé du sulfate de cuivre (nommé cou de paon, en lien avec la couleur), ainsi que du cuivre et zinc dans des poteries pour produire du courant électrique.
Reconstitution d’un élément de la pile d’Agastya au sulfate de cuivre.

Les piles c’est pas sorcier….

Voici un support de cours pour toutes les bases de l’électricité. Le chapitre 6.2 aborde particulièrement les piles électriques.

Voici un simulateur de circuits électriques….

Champ électrique

Le but de ma pile, c’est de créer une différence de potentiel électrique. Aussi nommé la tension U dont l’unité de mesure est le Volt.

On va ici reprendre la théorie pour bien comprendre de quoi on parle. Voici une analogie montagnarde.

La différence d’altitude d’un point sur ma montagne est potentiellement une source de force qui peut mettre en mouvement des objets.

Si je cartographie chaque point de ma montagne, je peux lui associer une valeur de potentiel (à l’image de courbe de niveau sur une carte). Puis je peux même lui associer une flèche de direction dans le sens où une masse va se diriger si je la pose à cet endroit. (Par exemple si je verse un seau d’eau dans un pâturage de montagne, dans quelle direction l’eau va couler.)

Pour la météo c’est le même principe. Il y a des hautes pressions atmosphériques (anticyclone) et des basses pressions. Les molécules cherchent à se rééquilibrer. Il y a du vent qui se crée entre les hautes et basse pressions.

On représente aussi ce genre de phénomène sur des cartes météo isobariques.

On peut aussi représenter un champ de température de la même manière.

Un champ électrique est le même principe. Pour chaque point de l’espace ont définit un potentiel électrique et une direction. En physique on parle de champ vectoriel.

Ce champ est est la représentation spatiale de l’influence des charges électriques pour chaque point de l’espace.

On exprime la valeur d’un point du champ électrique en Volts par mètre. [v/m]

On peut aussi le définir à l’aide d’une force par unité de charge électrique donc en Newton par Coulomb [N/C].

Pour introduire la suite, si l’on met en mouvement les charges d’un champ électrique, on crée un champ magnétique !

Et un champ magnétique va induire un champ électrique… et hop on recommence….
On appelle ceci une onde électromagnétique !

Onde_electromagnetique.svg
Oscillations couplées d’un champ magnétique rouge et d’un champ électrique bleu.

Donc on va s’intéresser maintenant au magnétisme.

Magnétisme

Champ magnétique d’aimant permanent

Il existe des matières qui sont naturellement magnétique. On parle d’aimants.

Historiquement les premiers aimant sont souvent en magnétite, une roche de fer oxydées.

Les aimants peuvent s’attirer et se repousser selon leur polarité. Un aimant est toujours bi-polaire. Il a un pôle Nord rouge et un pôle Sud vert .

Si on coupe un aimant en 2, on aura deux aimants avec chacun un pôle nord et sud. Il est impossible de séparer ces pôles.

Si l’on place des matériaux magnétiques autour d’un aimant (comme de la limaille de fer), on peut observer des lignes de champs. On voit que les lignes sortent du pôle Nord rouge pour rejoindre le pôle Sud vert .

Champ magnétique terrestre

La Terre a un champ magnétique: la magnétosphère.

La Terre joue le rôle d’une grande dynamo ce qui provoque un champ magnétique.

Ce champ magnétique protège la Terre contre les vents solaires issus des éruptions solaire. Cependant, les pôles sont moins protégés, ainsi le rayonnements parvient mieux à s’y infiltrer, ionise l’atmosphère ce qui provoque des émissions de lumières: des aurores boréales.

Les aurores boréales sont même venues jusqu’en Suisse.

Aurore boréale le 5 novembre 2023 depuis Haut-Nendaz.
Aurore boréale du 11 mai 2024 depuis le JungfrauJoch

Mouvement du Pôle nord magnétique

La boussole est un instrument de navigation qui indique le nord. Son utilisation est attestée depuis des siècles.

Le Nord magnétique (qui est en fait le pôle sud vu qu’il attire le nord des la boussole !) se déplace. Son mouvement s’est accéléré ces dernières années sans que l’on sache pourquoi. Il a bougé autant ces 20 dernières années que durant le siècle précédent.

Il y a un décalage entre le vrai nord géographique et le nord magnétique qu’une boussole suit. Ainsi il faut corriger ce décalage. Ces dernières années c’est devenu compliqué. On peut voir l’historique du déplacement du pôle nord grâce à cette application…

Il y a une modélisation des données pour ces prochaines années…

Les pôles magnétiques de la Terre se sont déjà inversé plus de 300 fois durant ces 200 derniers millions d’années. La dernière inversion date d’il y a 780 000 ans. On ne sait pas quand sera la prochaine inversion.

Champ magnétique: 2 définitions mathématique !

Deux champs vectoriels apparentés1 servent en physique à décrire les phénomènes magnétiques et peuvent de ce fait prétendre au nom générique de « champ magnétique » :

Lorsqu’il est nécessaire de faire la différence entre les deux, le champ B → {\vec {B}} peut être qualifié de « champ d’induction magnétique » et le champ H → {\vec  H} de « champ d’aimantation » ou de « champ d’excitation magnétique ».

Encore une autre remarque sur la terminologie.

Selon les auteurs et les sources, le champ magnétique est désigné par H → {\vec  {H}} ou B → {\vec {B}}. Historiquement, H → {\vec  {H}} fut désigné comme « champ magnétique », et B → {\vec {B}} comme « induction magnétique », cependant aujourd’hui B → {\vec {B}} désigne le champ magnétique dans le vide. Il faut faire la distinction entre les conditions du vide ou d’un milieu microscopique (équivalent au vide localement), et les conditions d’un milieu matériel mésoscopique ou macroscopique. Dans le vide, B → {\vec {B}} et H → {\vec  {H}} désignent la même chose (à une constante près μ 0 \mu _{{0}}) et la notion d’« induction magnétique » n’a pas vraiment de sens, B → {\vec {B}} et H → {\vec  {H}} désignent donc la même chose, le « champ magnétique ». Dans un milieu matériel, c’est H → {\vec  {H}} qui est mesuré et qui a les propriétés mathématiques d’un champ vectoriel (comme le champ électrique), la terminaison « champ magnétique » est donc préférablement attribuée à H → {\vec  {H}} pour les milieux matériels.

Flux: Ensemble des lignes de champ

Le flux d’induction magnétique Φ c’est l’ensemble des lignes de champ. Il se mesure en weber [Wb]

Le champ d’induction magnétique B, c’est le flux par unité de surface perpendiculaire son unité c’est le Tesla.

\[ B = {Φ\over {Aire}} \]
\[ T={{Wb}\over {m^{2}}} = {{V⋅s}\over {m^{2}}} = { {W⋅s}\over{A⋅m^{2}}} ={{J}\over {A⋅ m^{2}}}={{N}\over{A⋅m}} \]

Notion de champ et de vecteur

En physique, un champ, c’est l’indication de la valeur d’une grandeur physique pour chaque point de l’espace temps. C’est un peu la valeur des pixels de notre univers.

Ainsi on peut faire un champ de température. Chaque point indique sa température.

Un champ magnétique est un champ vectoriel. Il ne contient pas qu’une seule valeur (comme le champ de température), mais aussi une direction, une flèche. On appelle ceci un vecteur.

Un aimant est capable de modifier, de structurer un champ magnétique. Comme si je creuse un canal sur une montagne, l’eau va avoir tendance à couler vers mon canal. Dans mon canal j’aurai une grande concentration d’eau.

Mon champ d’induction magnétique B est une sorte de canal magnétique dans lequel je mesure la densité des lignes de force par unité de surface perpendiculaire.

Electromagnétisme

Le magnétisme est lié au mouvement de charges électriques.

Donc on a toujours un lien dans un sens ou un autre entre trois grandeurs:

  • mouvement
  • électricité
  • magnétisme

Electro-aimant

Au lieu d’avoir une matière magnétique, (comme le fer, le cobalt, etc..) je peux utiliser un phénomène électrique pour créer un aimant.

L’électricité c’est un flux d’électron libre dans un corps conducteur. Cette mise en mouvement des charges électriques des électrons va créer un champ magnétique qui tourne autour dans le sens horaire. On utilise la règle du tire bouchon pour se souvenir du sens.

Si je veux augmenter la taille du champ magnétique, je peu créer une bobine avec de nombreuses spires. Pour renforcer encore la canalisation de ce champ magnétique, je peux ajouter un coeur en fer doux.

C’est le principe de l’électro-aimant.

électroaimant.

A l’inverse si je

Effet moteur…

L’effet générateur.

Grâce au mouvement et au magnétisme on peut crée des flux d’électron dans un corps conducteur. Donc un courant électrique.

C’est le début des générateurs électriques.

Le moteur à courant continu est composé d’un stator (la partie statique à l’extérieur). C’est un aimant permanent qui crée un champ magnétique.

A l’intérieur du moteur nous avons un rotor (en rotation). Le rotor est un électro-aiment. On le voit avec les bobines.

Le rotor va cherches à s’équilibrer dans le stator. Les parties qui s’attirent s’approchent et les parties qui se repoussent s’éloignent. Le moteur bouge... un petit peu.

Puis on atteint une position d’équilibre. L’astuce c’est de changer la polarité du courant et donc de l’électro aimant pour relancer une nouvelle phase d’équilibre dans l’autre sens.

Pour changer la polarité du courant, on utilise une bague autour de l’axe du rotor. On va faire un contact électrique à l’aide de charbons qui frottent sur le rotor. (avec un fil on serait ennuyé, il serait vite emmêlé !)

La bague centrale est coupée en deux parties. On ajuste le moment où on change le sens pour donner un mouvement de rotation. Et hop c’est partie… ça tourne.

On peut améliorer le démarrage en ajoutant un plus grand nombre de bobines.

Machine sychrone

Les aimants permanent peuvent être remplacés des électro-aimant. Dans le cas d’un moteur ça va bien. Dans le cas d’un générateur d’électricité, il ne faut utiliser un petit peu d’électricité pour en produire. Donc les électriciens doivent bien gérer leur installation pour toujours garder une réserve afin d’alimenter leur générateur. Si ils coupent tout, il ne redémarrent plus !

Un des nombreux brevets de Nikolas Tesla, le moteur électromagnétique

Avec toutes les variantes on a plusieurs sortes de machines électromagnétiques. La machine à courant continu, la machine synchrone et la machine asynchrone, qui elles fonctionnent au courant alternatif et se synchronisent sur la fréquence du réseau électrique.

On résume en vidéo…

Transformateur

Le transformateur est une machine qui ne bouge pas physiquement.

Induction statique

Construire des machines

Ok, voilà, on a l’électricité statique, puis si elle est en mouvement on obtient un courant électrique, quand il est en mouvement il génère un champ magnétique, qui lui même quand il varie peut induire un champ électrique… et la boucle est bouclée ! (en plus on a une émission d’ondes électromagnétiques)

Il est temps de cogiter à la création de machines qui utilisent ses propriétés.

Il y existe deux formes principales de courant électrique, alternatif et continu.

Dans une prise électrique d’une maison, nous avons du courant alternatif.

Pourquoi est-ce que l’on utilise du courant alternatif et pas du courant continu ?

La guerre des courants, entre Tesla (avec Westinghouse) et Edison va nous donner la réponse.

Tesla promoteur du courant alternatif
Thomas Edison, promoteur du courant continu

Courant continu

Le courant continu est très pratique, car c’est celui qui est utilisé dans nos appareils électroniques, nos ordinateurs. Il est simple à comprendre.

Historiquement il est produit avec une pile ou de façon industrielle à l’aide d’une dynamo, comme celle de Zénobe Gramme. (attention la dynamo de vélo, n’est en fait pas une dynamo ! .. mais un alternateur à courant alternatif !)

De nos jours, la principale source de courant continu est celle des panneaux photovoltaiques.

Le principal soucis du courant continu, c’est la perte en ligne. La tension chute avec la distance.

La puissance transmise correspond à la formule: P = U*I

Si la tension chute à cause de la résistance de la ligne, alors la puissance disponibles chute aussi.

Le courant continu nécessite d’avoir la bonne tension, ainsi il y avait potentiellement plusieurs fils avec des tensions différentes pour différents appareils.

Le Blizzard de 1888 à New-York

Courant alternatif

Voir la page wikipedia à propos du courant alternatif sinusoïdal.

Grâce à l’invention du transformateur, il a été possible de facilement changer la tension et l’adapter à l’appareil sans multiplier les lignes.

Le transformateur est une machine magnétique qui ne nécessite pas de pièce mobile. Cependant il faut un courant alternatif pour que la transformation se fasse.

Ainsi les générateurs électriques alternatifs sont utiles.

Il est ainsi possible de réduire les pertes en lignes.

La puissance dissipée dans la lignes correspond à la formule: P = R* I^2

Ainsi le courant est un facteur important vu qu’il est au carré. Donc si l’on veut diminuer les pertes en lignes, diminuer le courant semble une bonne idée.

Vu que la puissance délivrée vaut P = U*I. Il est possible d’obtenir la même puissance en diminuant le courant, mais en augmentant la tension.

Le transformateur est donc l’outil idéal. On va transporter l’énergie via du courant alternatif sinusoïdal à haute tension.

Fréquence – Période

Un courant alternatif est caractérisé par sa fréquence, mesurée en hertz (Hz). La fréquence correspond au nombre de période du signal en une seconde (une oscillation = une période). Un courant alternatif de 50 Hz effectue cinquante oscillations par seconde, c’est-à-dire qu’il change cent fois de sens par seconde.

\[f = {1 \over T}\]
\[T = {1 \over f}\]

Valeurs efficace, de crête, moyenne, instantanée, crête

La valeur efficace est la valeur équivalente à un courant continu qui produit le même effet (dissipation thermique dans une résistance). (En anglais on parle de valeur RMS)

Quand on parle de 230V dans une prise, c’est une valeur efficace.

La valeur de crête, c’est la valeur maximale de la sinusoïdale. Elle est √2 fois plus grande que la valeur efficace. (parfois on parle de Umax)

Ainsi une tension alternative sinusoïdale de 230V efficace a une tension de crête de 230 *√2 = 325V.

La sinusoïdale ayant une valeur de crête positive et une valeur négative. On peut mesurer une tension de crête à crête qui vaut 2 fois la tension de crête soit ici 650V.

La fréquence:

Alimentation USB

De plus en plus les alimentations d’appareils électroniques et informatique se font via le port USB.

Le port USB-C a été imposé par l’Union Européenne comme alimentation standard pour les smartphones.

Nous avons vu que les raspberry pi 4 sont alimenté via une alimentation USB-C.

Quels sont les caractéristiques de ses alimentations.

USB

Le port USB traditionnel permet à l’origine de fournir une alimentation électrique de 5 V pour un maximum de 500 mA.

\[ P = U \cdot I = 5 \cdot 0,5 = 2,5 \space Watt \]

Puis la norme a évoluée et avec l’USB 3.1 pour parvenir dans certains cas à 7.5 W (5 V, 1.5 A)

USB-C

Le nouveau connecteur type de l’USB est accompagné d’une nouvelle norme USB Power Delivery qui augment les capacités d’alimentation des ports USB.

On trouve plusieurs profils:

  • profil 1 : 5 V et 2 A, soit 10 W
  • profil 2 : 5 V et 2 A, et 12 V et 1,5 A, soit 18 W
  • profil 3 : 5 V et 2 A, et 12 V et 3 A, soit 36 W
  • profil 4 : 5 V et 2 A, 12 V et 3 A, et 20 V et 3 A, soit 60 W
  • profil 5 : 5 V et 2 A, 12 V et 3 A, et 20 V et 5 A, soit 100 W

Depuis mai 2021, il y a la norme USB Power Delivery 3.1 qui augmente encore la puissance:

  • 28 V et 5 A, soit 140 W
  • 36 V et 5 A, soit 180 W
  • 48 V et 5 A, soit 240 W

Mais il faut la norme de câbles USB EPR (pour « Extended Power Range »), selon laquelle les câbles pouvant supporter 240 W devront être certifiés pour une tension de 50 V pour un courant de 5 A. Les câbles fabriqués sous les anciennes exigences de 100 W maximum sont maintenant des câbles SPR (pour « Standard Power Range »)

Voir le tableau sur wikipedia pour plus de détail…

L’USB-C devient donc vraiment un moyen d’alimentation électrique Universel. Il comporte une grande plage de tensions et puissances possibles pour couvrir tout types d’appareil électronique.

Cependant, il faut bien vérifier que les alimentations choisies soient compatibles avec la bonne norme USB Power Delivery, ainsi que le budget de puissance à disposition soit suffisant pour alimenter le nombre d’appareil voulus simultanément.

Voici par exemple un chargeur USB à brancher sur la prise allume cigare d’une voiture. On voit la mention de la norme: USB-C PD 3.0 et le budget 119W

Production d’électricité

Type de productionProportionQuantité produite [TWh]
Hydraulique52,8%33,5
Nucléaire36,4%23,1
Photovoltaïque (2023)8,25%4,62
Autres renouvelables1,15%0,73
Thermique fossile1,4%0,89

Encore d’autres statistiques…

Centrales nucléaires

Centrales électrique nucléaires…

Centrales hydrauliques

  • Barrage poids
  • Barrage voûte
  • Centrale au fil de l’eau

Type de turbine

  • Kaplann => Au fil de l’eau, grosse masse, mais peu de hauteur
  • Francis => chute moyenne (30m à 200m)
  • Pelton => Haute chute (200m à 2000m)
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