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L'ELECTRICITE : GENERALITES , MAGNETISME, UNITES, FORMULES et MESURES .

Sur les véhicules légers on utilise 2 grand phénoménes : l'electricité et le magnétisme (et tout les dérivés ) . On produit de l'électricité par les dynamos ou les alternateurs, on adapte l'électricité produite de courant alternatif à courant continu puis on le stocke dans la batterie (accumulateur) . Depuis la batterie on l'utilisera pour l'alimentation (éclairage, dégivrage,autoradio) et créer du magnétisme dans les relais, moteurs (démarreur,porte,ventilation,essuie-glace)et les générateurs (dynamo ou alternateur ).

1-ELECTRICITE / MAGNETISME : DEFINITION ET EFFETS.

L'electricité est à la base un déplacement d'électrons libres. Un atome essaie toujours de s'équilibrer entre électrons (négatif , couche extérieure de l'atome) protons (positif , dans le noyau) et neutrons (masse neutre dans le noyau ). Le fait d'arracher et faire circuler des électrons dans un matériau se nomme électricité et plus particuliérement courant électrique. Si ils circulent toujours dans le même sens ce sera du courant continu , si ils circulent dans un sens puis dans l'autre ce sera du courant alternatif.

Le magnétisme , ou vecteur magnétique , sont des lignes de forces orientées ( nord - sud ). Naturellement présentent dans tous les aimants on peut les créer avec l'électricité: l'electro-aimant . Un aimant à des poles fixes mais on peut changer les poles d'un electro-aimant en changeant le sens du courant . De plus 2 poles identiques se repoussent et 2 poles différents s'attirent .

Magnétisme et électricité le mélange des deux: soit on déplace un aimant devant une bobine et on obtient du courant (alternateur) , soit on applique du courant à une bobine et on obtient du magnétisme (relais).

SI ON VEUT OBTENIR DU COURANT AVEC DU MAGNETISME (aimant / magnetic field) :

Si on fait tourner un aimant face à une bobine on va arracher des électrons dans la bobine et en fonction du pole présenté (nord ou sud ) ils vont circuler dans un sens puis dans un autre : c'est un courant alternatif (change de sens, AC Alternative Curent en anglais) . Cela fonctionnne que se soit l'aimant qui bouge (bobine fixe / alternateur) ou la bobine qui bouge (aimant fixe / génératrice) . Pour un meilleur résultat on met un noyau ferreux dans la bobine pour concentrer les lignes de forces .

BOBINE FIXE ( dynamo - alternateur)

AIMANT FIXE (démarreur - moteur )

Pour augmenter le rendement (puissance) on peut multiplier les bobines autour de l'aimant . Un aimant étant constitué de 2 poles (nord et sud) on parlera de paire de poles car chaque extrémité peut balayer une bobine différente en même temps . Par contre le courant ne circulera pas dans le même sens car une bobine est en face du pole nord quand l'autre est en face du pole sud . Mais c'est toujours du courant alternatif.

Dans une voiture la DYNAMO (génératrice / generator ) et l'ALTERNATEUR (alternator) utilisent ce principe . Pour la dynamo on obtient directement du courant quasiment continu en multipliant les bobines et en récupérant l'électricité au rotor toujours dans le même sens (collecteur segmenté) . Mais pour l'alternateur les bobines sont séparées en 3 parties ( triphasé : 3 paires de poles) et on récupére au stator dans les 2 sens : ce sera donc du courant alternatif.

DYNAMO

RECUPERATION

AU CENTRE

ALTERNATEUR

RECUPERATION

A L'EXTERIEUR

A ce stade nous avons une production de courant continu avec la dynamo (mais une seule sortie donc pas beaucoup de débit) ou du courant alternatif avec un alternateur ( AC Alternative Current ). Il va falloir adapter ce courant alternatif (AC , alternative current, qui change de sens) pour faire du courant continu ( DC , direct current , toujours dans le même sens ) . C'est le role des redresseurs ou pont de diode . Une diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens donc en combinant plusieurs diodes on peut faire du courant continu .

Cependant il n'est pas encore trés propre pour l'électronique (il passe par zéro entre chaque passage ) donc on peut le lisser . On utilise un condensateur , c'est une sorte de petit accumulateur qui se charge plus vite qu'il ne se décharge . Il va donc se décharger doucement entre 2 ondes pour " combler les trous ". Le courant devient beaucoup plus continu . On l'utilise notamment pour les radios .

Ce courant continu, dont il faudra adapter la quantité aux besoins voir ALTERNATEUR-DYNAMO , sera stocké dans la BATTERIE , c'est un accumulateur chimique composé de plomb et d'un electrolyte, l'acide sulfurique .

MAINTENANT QUE NOUS AVONS DU COURANT NOUS POUVONS FAIRE DU MAGNETISME :

Pour les relais on utilise le principe de l'electro-aimant , en faisant circuler un courant dans une bobine on crée un pole nord et un pole sud . Si on fait circuler toujours le courant dans le même sens on aura toujours les mêmes poles et les mêmes lignes de forces. On crée donc un aimant qui attire l'acier et permet le déplacement en ligne.

Pour les moteurs on veut obtenir un déplacement en rotation. On joue sur le phénoméne de répulsion: 2 pôles identiques se repoussent. Comme en inversant l'alimentation de la bobine on inverse les poles et comme on multiplie les pôles à la suite, on obtient une rotation.. On le fait avec des balais qui frotte sur un collecteur . Mais ce collecteur ne fait pas tout le tour, il est segmenté, donc à chaque segment le courant change de sens et les pôles aussi. Dans le cas du démarreur on alimente d'abord un relais (solénoide) qui alimente ensuite un moteur .

Ou tout simplement pour l'éclairage : on utilise la résistance au passage du courant (circulation des électrons ralentie) dans certains matériaux (tungsténe ) pour faire chauffer et rougir un filament (voir ECLAIRAGE GENERALITES ) ou faire chauffer une vitre (dégivrage) .

2-ELECTRICITE UNITES (en courant continu ): TENSION , INTENSITE , PUISSANCE , RESISTANCE .

Pas toujours facile à comprendre sans comparaison , si on compare à l'eau tout devient beaucoup plus simple. Car beaucoup de chose en électricité "fonctionne" comme pour l'eau . On peut comparer aux chutes d'eau, aux fleuves et aux équipement de la maison. Un interupteur c'est comme un robinet (on / off ), une diode c'est comme un clapet (passe que dans un seul sens) , un condensateur c'est comme une baudruche de pompe de jardin , etc... Comparons les grandes unités à une chute d'eau .

LA TENSION: symbole U , unité le VOLT : V . La tension c'est une Différence De Potentiel , un point est plus haut que l'autre. Plus il y a de tension plus le point haut est élevé. Dans une chute d'eau c'est la hauteur.

L'INTENSITE: symbole I , unité AMPERE : A . L'intensité c'est un débit d'électrons , plus il y a d'intensité plus il y a de débit . Dans une chute d'eau c'est le débit

LA PUISSANCE : symbole P , unité WATT : W . La puissance c'est l'énergie produite et ses effets , plus il y a de puissance et plus il y a d'effet. Dans une chute d'eau c'est l'impact au sol. Attention aux éclaboussures et aux cailloux.

Imaginez vous au pied de cette chute d'eau , si elle est trés haute et qu'il y a beaucoup de débit vous sentirez un gros impact . Et bien en électricité si la tension est trés haute et qu'il y a beaucoup d'intensité vous aurez beaucoup de puissance. L'impact au sol = hauteur d'eau x débit et bien en électricité la puissance = tension x intensité . P = U x I .

Si on augmente la hauteur de la chute d'eau on aura un impact plus fort au sol ( Entre l'effet d'un verre d'eau tombé d'une table et le même tombé d'un toit l'effet est différent au sol). En électricité si on augmente la tension on aura plus de puissance. Ce principe s'applique sur les voitures qu'on passe de 6 volts à 12 volts pour plus de puissance : car si P ( puissance ) = U x I alors en 12v P = 12 x I donc supérieure à P = 6 x I en 6v.

En électricité comme dans la nature on peut additionner : en paralléle ou en série .

En paralléle les 2 chutes d'eau auront la même hauteur (tension U) mais il y aura 2 fois plus de débit (intensité I ) .

En série , 2 chutes d'eau qui se suivent , la hauteur totale est l'addition des 2 chutes d'eau ( tension U ) , mais il y aura le même débit qui passe à la suite dans les 2 chutes d'eau ( intensité I ).

LA RESISTANCE : symbole R , unité OHM : Ω .

Tout corps traversé par l'électricité oppose une résistance (il faut bien arracher des électrons pour faire de l'électricité). Si la résistance est faible on parlera de conducteur mais si elle est trés élevé on parlera d'isolant. Pour savoir si un fil conducteur est coupé on va mesurer sa résistance: si proche de zéro alors conduit trés bien donc pas coupé mais si trés grande résistance alors corrodé ou coupé .

Mais pour le coté isolant c'est comme pour toute chose, c'est une histoire de dosage. A faible dose l'air est un isolant mais si on lui met une grosse dose il passera conducteur (tension de claquage). Dans la nature un éclair traverse l'air qui est normalement isolant mais un éclair c'est des milliers de volts (grosse dose). On utilise ce principe sur les bougies de la voiture , la bobine crée une grosse dose pour créer une étincelle au travers de l'air isolant. Et la réaction produit de la chaleur car tout corps qui résiste à la traversée de l'électricité s'échauffe (corps résistif ).

Certains conducteurs change de résistance avec la température. Ce sont des résistances variables . C'est le cas pour les sondes de températures (eau , air ). Ils varient toujours de la même façon donc on peut mettre une jauge de température qui verra la différence et transmettra au tableau de bord. Il y en a 2 types: celles qui baissent de résistance avec la T° (coéfficient négatif) et d'autres qui augmentent avec la T° (coéfficient positif).

LE CONDENSATEUR : il fonctionne comme un ballon de baudruche : on le gonfle (si on le branche il se charge ) on le dégonfle (on le débranche ) et si on gonfle trop il éclate.

3-FORMULES : RELATIONS ENTRE TENSION , INTENSITE , RESISTANCE , PUISSANCE :

La puissance: P = U x I , déduction intensité d'aprés la puissance I = P / U

La tension sur un équipement : U = R x I , déduction intensité d'aprés la tension : I = U / R

4-APPAREILS DE MESURE : VOLTMETRE , AMPEREMETRE , HOMMETRE , MULTIMETRE:

Faisons simple: un voltmétre ne mesure que la tension , l'ampéremetre que l'intensite, etc.. Ca fonctionne comme ça au tableau de bord de la voiture car ils sont séparés mais en outillage on aura plutôt un multimetre qui peut tout faire. Il suffit de sélectionner la bonne valeur à mesurer avec une molette. En général ils sont protégés (fusible interne et protection affichage). La seule précaution à prendre est en ampéremétre car si le courant est trop important on risque de le griller même avec le fusible de protection. N'ayez surtout pas l'idée de mesurer le courant du démarreur au démarrage c'est du 300 à 600 ampéres, inutile de dire que les fils du multimétre ne vont pas apprécier.

Multimétre en voltmétre: 99 % des voitures on le moins à la masse . Donc le commun sera toujours un moins et souvent la masse (ou un fil relié à la masse) . La tension sera en continu et max 15 à 20 volts entre 2 points , comme entre + et - batterie , donc en paralléle (on mesure une différence entre 2 points). Sur les voitures récentes car en voitures ancienne on peut être en 6 volts et en camion à 24 volts .

Multimétre en ampéremétre: on utilise rarement cette fonction car déjà il faut se mettre "dans" le fil (n'oublions pas que c'est un débit) donc débrancher le fil et intercaler le multimétre. Ensuite on est vite limité car en général on ne peut aller que jusqu'à 10 ampéres sur l'appareil. Comparer avec vos fusibles, pas grand chose en 10 ampéres ça monte vite à 15, 20 ou plus (rien qu'un dégivrage arriére c'est 20 ampéres). En fait on vérifie surtout la tension en paralléle de l'élément à controler pour savoir si il est alimenté en 12 volts.

Multimétre en ohmmétre : attention on test toujours hors tension . Par contre pas de sens car un fil aura toujours la même résistance qu'on regarde dans un sens ou dans l'autre .Si on veut vérifier un fil coupé on sera en général au plus bas calibre car le fil doit bien conduire (pas de perte) . Si ok un fil fait 0.01 à 0.02 ohms , si plus alors soit fil le fil est cuit ou corrodé (vous avez trouvé une panne ) soit vous êtes tombé sur un fil résistif pour la bobine ( c'est comme un ballast). Attention certains capteur (T° d'eau ) ou la bobine d'allumage nécéssite un calibre plus fort (mais c'est normal et prévu dans les revues technique de réparations).

Multimétre autres fonctions: on peut mesurer du courant alternatif , une tension en courant alternatif , une fréquence en alternatif , la capacité d'un condensateur, la T° extérieur avec une sonde appropriée , testé les transistors , etc ... mais est-ce bien utile en automobile " de base " ? Certains ont un bouton HOLD , cela affiche la valeur max mesurée, penser à le relacher si vous n'en avez pas besoin.

A l'ancienne: un voltmétre maison à l'ancienne sera une ampoule 12 volts sur une douille avec 2 fils, trés simple, si allumé de la tension mais combien ? et si éteinte .... rien ou ampoule grillée. ça coute rien , ce n'est pas trés précis mais on peut voir à distance sans avoir le nez sur l'écran .