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Unités de quantité électriques

Unités de quantité électriques

Les unités de mesure électriques sont utilisées pour exprimer les unités électriques standard avec leurs préfixes lorsque les unités sont trop petites ou trop grandes pour être exprimées comme unité de base.

Les unités standard de mesure électrique utilisées pour l’expression de la tension, du courant et de la résistance sont le Volt [ V ], l’Ampère [ A ] et l’Ohm [ Ω ] respectivement.

Ces unités de mesure électriques sont basées sur le système international (métrique), également connu sous le nom de système SI, les autres unités électriques couramment utilisées étant dérivées des unités de base SI.

Dans les circuits et systèmes électriques ou électroniques, il est parfois nécessaire d’utiliser des multiples ou des sous-multiples (fractions) de ces unités de mesure électriques standard lorsque les grandeurs mesurées sont très grandes ou très petites.

Le tableau suivant donne une liste de certaines des unités de mesure électriques standard utilisées dans les formules électriques et les valeurs des composants.

Grandeurs et unités électriques

Grandeur Symbole Unité Symbole
Tension U volt V
Courant électrique I ampère A
Puissance P watt W
Résistance R ohm Ω
Capacité C farad F
Inductance L henry H
Période T seconde s
Fréquence F hertz Hz
Résistivité ρ ohm-mètre Ωm
Charge électrique (ou quantité d’électricité) Q coulomb C
Énergie E joule J
Champ électrique volt par mètre V/m
Électrique
Paramètre
Mesure
Unité
Symbole Description
Voltage Volt V or E Unité de potentiel électrique
V = I × R
Intensité Ampere I or i Unité de courant électrique
I = V ÷ R
Resistance Ohm R or Ω Unité de résistance DC
R = V ÷ I
Conductance Siemen G or ℧ Réciprocité de la résistance
G = 1 ÷ R
Capacité Farad C Unité de capacité
C = Q ÷ V
Charge Coulomb Q Unité de charge électrique
Q = C × V
Inductance Henry L or H Unité d’inductance
VL = -L(di/dt)
Puissance Watts W Unité de puissance
P = V × I  or  I2 × R
Impédance Ohm Z Unité de résistance AC
Z2 = R2 + X2
Fréquence Hertz Hz Unité de fréquence
ƒ = 1 ÷ T

Multiples et sous-multiples

Dans le domaine de l’électrotechnique et de l’électronique, il existe un large éventail de valeurs entre une valeur maximale et une valeur minimale d’une unité électrique standard. Par exemple, la résistance peut être inférieure à 0,01Ω ou supérieure à 1 000,000Ω. En utilisant des multiples et sous-multiples de l’unité standard, nous pouvons éviter d’avoir à écrire trop de zéros pour définir la position du point décimal. Le tableau ci-dessous donne leurs noms et abréviations.

Prefixe Symbole Multiple Puissance de 10
Terra T 1,000,000,000,000 1012
Giga G 1,000,000,000 109
Mega M 1,000,000 106
kilo k 1,000 103
none none 1 100
centi c 1/100 10-2
milli m 1/1,000 10-3
micro µ 1/1,000,000 10-6
nano n 1/1,000,000,000 10-9
pico p 1/1,000,000,000,000 10-12

Ainsi, pour afficher les unités ou multiples d’unités pour la résistance, le courant ou la tension, nous utiliserions comme exemple :

  • 1kV = 1 kilovolt – ce qui équivaut à 1.000 Volts.
  • 1mA = 1 milli-ampère – ce qui est égal à un millième (1/1000) d’ampère.
  • 47kΩ = 47 kilo-ohms – ce qui est égal à 47 mille Ohms.
  • 100uF = 100 micro-farads – ce qui est égal à 100 millionièmes (100/1 000 000) d’un Farad.
  • 1kW = 1 kilowatt – ce qui équivaut à 1.000 Watts.
  • 1MHz = 1 mégahertz – ce qui équivaut à un million de Hertz.

Pour convertir d’un préfixe à l’autre, il faut soit multiplier, soit diviser par la différence entre les deux valeurs. Par exemple, convertir 1MHz en kHz.

Eh bien, nous savons d’en haut que 1MHz est égal à un million (1.000.000) hertz et que 1kHz est égal à mille (1.000) hertz, donc un 1MHz est mille fois plus grand que 1kHz. Ensuite, pour convertir le méga-hertz en kilo-hertz, nous devons multiplier le méga-hertz par mille, car 1MHz est égal à 1000 kHz.

De même, si nous devions convertir le kilo-hertz en méga-hertz, il faudrait diviser par mille. Une méthode beaucoup plus simple et plus rapide serait de déplacer la virgule décimale à gauche ou à droite selon qu’il faut multiplier ou diviser.

En plus des unités de mesure électriques “Standard” indiquées ci-dessus, d’autres unités sont également utilisées en électrotechnique pour désigner d’autres valeurs et grandeurs telles que :

– Wh – Le Watt-Heure, La quantité d’énergie électrique consommée par un circuit sur une période de temps. Par exemple, une ampoule consomme 100 watts d’énergie électrique pendant une heure. Il est couramment utilisé sous la forme de : Wh (wattheures), kWh (kilowattheure) soit 1 000 wattheures ou MWh (mégawattheure) soit 1 000 000 wattheures.

– dB – Le décibel, Le décibel est une unité d’un dixième du Bel (symbole B) et est utilisé pour représenter le gain en tension, courant ou puissance. Il s’agit d’une unité logarithmique exprimée en dB et couramment utilisée pour représenter le rapport entrée/sortie dans les amplificateurs, les circuits audio ou les systèmes de haut-parleurs, par exemple, le rapport dB d’une tension d’entrée (VIN) à une tension de sortie (VOUT) est exprimé en 20log10 (Vout/Vin). La valeur en dB peut être soit positive (20dB) représentant le gain soit négative (-20dB) représentant la perte avec unité, c’est-à-dire entrée = sortie exprimée en 0dB.

– θ – Angle de phase, L’angle de phase est la différence en degrés entre la forme d’onde de tension et la forme d’onde de courant ayant le même temps périodique. Il s’agit d’une différence de temps ou d’un décalage horaire et, selon l’élément de circuit, peut avoir une valeur “en avance” ou “en retard”. L’angle de phase d’une forme d’onde est mesuré en degrés ou en radians.

– ω – Fréquence angulaire, une autre unité qui est principalement utilisée dans les circuits à courant alternatif pour représenter la relation de phase entre deux ou plusieurs formes d’onde est appelée Fréquence angulaire, symbole ω. Il s’agit d’une unité de rotation de fréquence angulaire 2πƒ avec des unités en radians par seconde, rads/s. La révolution complète d’un cycle est de 360 degrés ou 2π, donc, la moitié d’une révolution est donnée comme 180 degrés ou π rad.

– τ – Constante de temps, La constante de temps d’un circuit d’impédance ou d’un système linéaire de premier ordre est le temps qu’il faut pour que la sortie atteigne 63,7% de sa valeur de sortie maximale ou minimale lorsqu’elle est soumise à une entrée Step Response. C’est une mesure du temps de réaction.

Dans le prochain tutoriel sur la théorie des circuits CC, nous nous pencherons sur la loi de Kirchhoff qui, avec la loi d’Ohms, nous permet de calculer les différentes tensions et courants circulant dans un circuit complexe.

David Schmidt

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