Courant alternatif - Définition et Explications

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Introduction

Le courant alternatif (qui peut être abrégé par CA, ou AC, pour Alternating Current en anglais, étant cependant souvent utilisé) est un courant électrique qui change de sens.

Ce courant alternatif est dit périodique s’il change régulièrement et périodiquement de sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...).

Un courant alternatif (Le courant alternatif (qui peut être abrégé par CA, ou AC, pour Alternating Current...) périodique est caractérisé par sa fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...), mesurée en hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du...) (Hz). C’est le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d’« allers-retours » qu’effectue le courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...) en une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...). Un courant alternatif périodique de 50 Hz effectue 50 « allers-retours » par seconde, c'est-à-dire qu'il change 100 fois (50 allers et 50 retours) de sens par seconde.

La forme la plus utilisée de courant alternatif est le courant sinusoïdal, essentiellement pour la distribution commerciale de l'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il...).

La fréquence du courant électrique distribué par les réseaux aux particuliers est généralement de 50 Hz en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un...) et au Maroc, 60 Hz en Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.).

On doit distinguer :

  • Les courants purement alternatifs dont la valeur moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) (composante continue) est nulle, qui peuvent alimenter un transformateur sans danger.
  • Les courants alternatifs à composante continue non nulle qui ne peuvent en aucun cas alimenter un transformateur.

Historique

Aux États-Unis, le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...) Nikola Tesla (Nikola Tesla (serbe cyrillique : Никола...) en 1882 conçoit l'alternateur triphasé (Le triphasé est un système de trois tensions sinusoïdales de même fréquence qui sont...). Parallèlement, en France, Lucien Gaulard invente le transformateur. Ces deux inventions permettent de surmonter les limitations imposées par l'utilisation du courant continu (Le courant continu est un courant électrique indépendant du temps ou, par extension, un...) pour la distribution de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...) alors préconisée par Thomas Edison (Thomas Edison (Thomas Alva Edison) (11 février 1847 à Milan Ohio - 18 octobre 1931 à...) qui avait déposé de nombreux brevets en rapport avec cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) (et possédait des réseaux de distribution de courant continu).

Les avantages apportés par le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) et la distribution de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) électrique par courants alternatifs sont indéniables. L'industriel Westinghouse, détenteur des brevets, finit par l'imposer aux États-Unis.

Les courants alternatifs sinusoïdaux

Exemple de signaux sinusoïdaux

Un courant alternatif sinusoïdal est un signal sinusoïdal (Un signal sinusoïdal est un signal (onde) dont l’amplitude, observée à un endroit précis,...) de grandeur homogène à un courant (exprimé en ampères). De façon stricte, sa composante continue doit être nulle pour le qualifier d'alternatif, la sinusoïde aura donc une valeur moyenne égale à zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr,...).

D'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) mathématique

Le courant a donc une équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement...) du type : i(t) = A . \sin(\frac{2 \pi . t}{T} + \varphi) , ou i(t) = A . \sin(2 \pi . f . t + \varphi) , puisque f = \frac{1}{T} , avec A \, l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...), T \, la période du signal exprimée en secondes, et \varphi \, le déphasage, ou phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) à l'origine, exprimé en radians.

Généralement on résume cette équation à s(t) = A . \sin (\omega.t + \varphi), avec \omega \, la pulsation (exprimée en rad/s) qui correspond donc à notre 2.\pi.f \, ou \frac{2.\pi}{T}.

De façon stricte, un courant alternatif sinusoïdal est autant de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) (T/2) positif que négatif, ce qui implique que sa composante continue soit nulle. La sinusoïde oscillera donc de façon équilibrée autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de 0, impliquant une valeur moyenne (mathématiquement) nulle, et une valeur efficace (La valeur efficace (aussi dite RMS ou Root Mean Square) d’un courant ou d'une tension,...) (électriquement) de \frac{A}{\sqrt{2}} .

On dit de ces deux signaux qu'ils sont identiques mais déphasés de π. Entre leurs deux équations, il y a donc seulement le déphasage (ou phase à l'origine) qui diffère.

En réalité, l'important est que la différence des phases à l'origine vaut \varphi_{bleu} - \varphi_{rouge} = z \pi avec z \, un entier impair, puisqu'un tel déphasage (π radians correspondant à 180 degrés) correspond à un décalage d'un demi-tour sur le cercle trigonométrique (Pour la définition de cercle unité vous pouvez consulter le dictionnaire cercle unité.). On associe donc à un signal, la valeur opposée de l'autre, car sin(x + z.π) = − sin(x). Quand le signal bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs...) est au maximum, le rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...) est au minimum, etc. On remarque donc que les deux signaux sont opposés, c’est-à-dire symétriques par l'axe des abscisses.

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