Dans un circuit électrique il y toujours 4 grandeurs physiques qui coexistent et qui sont dépendantes les unes des autres :
- La tension (U) ou différence de potentiel mesurée en Volts, correspond à la mesure de la force qui permet aux électrons de se mouvoir dans un circuit. On l’appelle également force électromotrice, puisqu’elle permet un déplacement. Elle est comparable à la force qui serait mesurée dans un cours d’eau, entre le point haut et le point bas, lorsque celui-ci change de niveau de hauteur : plus la hauteur de la chute d’eau est importante et plus la force (ou la pression au bas de cette chute) est élevée ;
- L’intensité (I) mesurée en Ampères, exprime l'importance du flux de charges électriques qui traverse la section du conducteur par unité de temps. L'intensité du courant est donc analogue au débit (en litres par seconde) du cours d’eau entre le point haut et le point bas de la chute ;
- La résistance (R) correspond, comme son nom l'indique, à l’opposition que rencontre le courant électrique lors de son déplacement dans un milieu conducteur. Elle se mesure en ohms. C’est pour notre cours d’eau, tous les ralentissements qui freineraient son évolution sur son passage et qui ralentiraient sa progression. Une simple variation de section du lit de la rivière ou un rétrécissement au niveau de la chute suffit à modifier le débit. De cette analogie, on comprend bien que dans un circuit électrique, la résistance est en relation directe avec l'intensité : plus elle est forte, plus cette dernière sera faible, et vice versa ;
- La puissance (P) désigne la quantité d’énergie qui est transportée en une seconde dans le circuit électrique par les charges en déplacement. Elle s’exprime en watt. Elle peut correspondre à l’effet cumulé de la hauteur d’eau et du débit que l’on peut ressentir à la base de la chute d’eau à chaque seconde.
La relation mathématique entre ces quatre grandeurs physiques
Nous retiendrons ici par soucis de simplification des principes généraux permettant de comprendre des phénomènes liés à l’électricité :
La loi d’ohm ou la relation qui lie tension, intensité et résistance
U = R . I
U : tension en VOLTS (V)
Formules dérivées :
- R : résistance en ohm (R = U/ I)
- I : intensité en ampère ( I = U/ R)
Calcul de la puissance ou l’action cumulée de la tension et de l’intensité
P = U . I
P correspondant à la puissance en watt.
Formule dérivées :
- P = R. I²
- P = U²/ R
Qu’en est-il de l’énergie ?
L’énergie consommée par un circuit exprimée en Wh ou KWh est le résultat de la puissance par le temps : W = P x t. En utilisant une formule dérivée nous comprenons que W = R. I² x t.
L’intensité d’un circuit aura un effet important sur l’énergie transportée.
D’autre part, le corps humain doit être considéré comme un conducteur électrique puisque sa masse est composée à 70% de liquide chargée de sels minéraux. Cette résistance n’est pas fixe mais peut varier en fonction des situations et des circonstances.