Convertisseur d’intensité et de tension : ampère, milliampère, volt, kilovolt et préfixes

Convertis une intensité

Convertis une intensité d’une unité à l’autre : le résultat vient avec le facteur utilisé et la règle de déplacement de la virgule.

Valeur

kA — kiloampèreA — ampèremA — milliampèreµA — microampèrenA — nanoampère

Convertir en

kA — kiloampèreA — ampèremA — milliampèreµA — microampèrenA — nanoampère

ConvertirInverserEffacer

Le résultat s’affiche ici, avec le facteur de conversion et le nombre de rangs dont la virgule se déplace.

Tableau de conversion interactif — écris un nombre dans une case, les autres se remplissent · chaque colonne vaut 1 000 fois la suivante : trois chiffres par colonne

kAkiloampère			Aampère			mAmilliampère			µAmicroampère

Convertis une tension

Convertis une tension d’une unité à l’autre : le résultat vient avec le facteur utilisé et la règle de déplacement de la virgule.

Valeur

MV — mégavoltkV — kilovoltV — voltmV — millivoltµV — microvolt

Convertir en

MV — mégavoltkV — kilovoltV — voltmV — millivoltµV — microvolt

ConvertirInverserEffacer

Le résultat s’affiche ici, avec le facteur de conversion et le nombre de rangs dont la virgule se déplace.

Tableau de conversion interactif — écris un nombre dans une case, les autres se remplissent

MVmégavolt			kVkilovolt			Vvolt			mVmillivolt			µVmicrovolt

Intensité et tension : deux grandeurs, deux unités

Un circuit électrique se décrit avec deux grandeurs que l’on confond souvent.

L’intensité du courant, notée I, mesure le débit de charges électriques qui traversent un point du circuit à chaque seconde : combien d’électricité passe. Elle s’exprime en ampères (A), du nom d’André-Marie Ampère (1775–1836), et se mesure avec un ampèremètre branché en série, c’est-à-dire inséré dans la boucle du circuit.

La tension électrique, notée U, mesure la différence d’état électrique entre deux points : ce qui pousse les charges à circuler. Elle s’exprime en volts (V), du nom d’Alessandro Volta (1745–1827), inventeur de la pile, et se mesure avec un voltmètre branché en dérivation, entre les deux points.

L’analogie du circuit d’eau aide à les distinguer : la tension est la différence de hauteur (ou de pression) qui fait couler l’eau ; l’intensité est le débit, le nombre de litres par seconde. Une grande hauteur avec un tuyau fin donne un petit débit ; une petite hauteur avec un gros tuyau, un grand débit. La relation entre les deux, pour un résistor, est la loi d’Ohm.

Les préfixes du Système international

Les intensités et les tensions du quotidien s’étendent sur plus de douze puissances de dix : quelques microampères dans un capteur, 30 000 ampères dans un éclair ; un millivolt sur un électrocardiogramme, 400 000 volts sur une ligne de transport. Écrire ces valeurs en ampères et en volts « nus » donnerait des nombres illisibles. On utilise les préfixes du SI, les mêmes que pour les longueurs et les masses.

Contrairement aux longueurs, on n’utilise pas les préfixes intermédiaires (déca, hecto, déci, centi) pour les grandeurs électriques : personne ne parle de centiampères ou de décavolts. Les préfixes usuels sont espacés de 1 000 : on saute directement des ampères aux milliampères, des volts aux kilovolts. C’est pour cela que les tableaux de conversion ci-dessus ont trois chiffres par colonne, comme celui des volumes.

$$\begin{array}{rcl}1\text{A}& =& \mathrm{1\; 000}\text{mA}=\mathrm{1\; 000\; 000}\text{µA}\\ 1\text{kV}& =& \mathrm{1\; 000}\text{V}\\ 1\text{V}& =& \mathrm{1\; 000}\text{mV}\end{array}$$

D’où viennent l’ampère et le volt

Le volt honore Alessandro Volta, qui construit en 1800 la première pile électrique : un empilement de disques de zinc et de cuivre séparés par des cartons imbibés d’eau salée. Pour la première fois, on dispose d’un courant continu et durable, et non plus des décharges d’une machine électrostatique. Chaque couple de disques fournit environ 1 V ; les piles bâton d’aujourd’hui, 1,5 V, en sont les descendantes directes.

L’ampère honore André-Marie Ampère, qui montre en 1820, quelques semaines après la découverte d’Œrsted, que deux fils parcourus par des courants s’attirent ou se repoussent, et fonde l’électrodynamique. Pendant plus d’un siècle, l’ampère a d’ailleurs été défini par cette force entre deux fils. Depuis le 20 mai 2019, il est défini à partir de la charge élémentaire, celle d’un électron, fixée à exactement 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ coulomb : un courant de 1 A correspond au passage de 6,24 × 10¹⁸ électrons par seconde, six milliards de milliards. Un courant de 20 mA dans une DEL, c’est encore 125 millions de milliards d’électrons chaque seconde : voilà pourquoi l’intensité paraît continue alors qu’elle est faite de grains.

Lire un multimètre

Au collège, on mesure intensités et tensions avec un multimètre, un appareil qui fait ampèremètre, voltmètre et ohmmètre selon la position de son sélecteur. Savoir le régler, c’est savoir choisir un calibre : la valeur maximale que l’appareil peut mesurer sur cette position.

Le calibre fixe aussi la précision de la lecture. Sur le calibre 20 V, l’appareil affiche deux décimales (4,48 V) ; sur le calibre 200 V, une seule (4,5 V) ; sur le calibre 600 V, aucune (4 V). Le bon calibre est le plus petit qui ne soit pas dépassé.

Ordres de grandeur d’intensité

Ordres de grandeur de tension

Sécurité : les seuils à connaître

Ce qui blesse, c’est le courant qui traverse le corps, pas la tension en elle-même. Mais c’est la tension qui fait circuler ce courant, à travers la résistance du corps (de 1 000 Ω mains mouillées à 100 000 Ω peau sèche). D’où deux seuils complémentaires, fixés par les normes :

• 30 mA : intensité au-delà de laquelle un courant traversant le thorax peut déclencher une fibrillation cardiaque. Les disjoncteurs différentiels des logements coupent à 30 mA de fuite en moins de 30 millisecondes.
• 50 V en milieu sec, 25 V en milieu humide : tension de sécurité en dessous de laquelle le courant qui traverserait le corps reste sous le seuil dangereux. Les jouets, les alimentations de collège (6 ou 12 V) et l’USB sont donc sans danger ; le secteur à 230 V ne l’est pas.

Une simple règle de trois avec la loi d’Ohm le confirme : 230 V / 1 000 Ω = 230 mA, presque huit fois le seuil mortel ; 12 V / 1 000 Ω = 12 mA, un picotement.

Exemples résolus

Exemple 1 — Des milliampères aux ampères

Énoncé. Un ampèremètre indique 245 mA. Exprimer cette intensité en ampères puis en microampères.

Résolution.

1. Du mA à l’A : on divise par 1 000, trois rangs vers la gauche : 245 mA = 0,245 A.
2. Du mA au µA : on multiplie par 1 000 : 245 mA = 245 000 µA.

Exemple 2 — Choisir un calibre

Énoncé. On veut mesurer la tension aux bornes d’une pile plate (4,5 V) puis celle d’une prise du secteur (230 V). Quels calibres choisir sur un multimètre proposant 200 mV, 2 V, 20 V, 200 V et 600 V ?

Résolution.

1. Pile : 4,5 V est compris entre 2 V et 20 V ; le plus petit calibre non dépassé est 20 V (lecture 4,48 V, deux décimales).
2. Secteur : 230 V dépasse 200 V ; il faut le calibre 600 V (lecture 231 V, sans décimale). Sur 200 V, l’écran afficherait « 1. ».

Exemple 3 — Convertir avant d’appliquer la loi d’Ohm

Énoncé. Un résistor est traversé par 12 mA sous une tension de 3,6 V. Calculer sa résistance.

Résolution.

1. Conversion obligatoire : 12 mA = 0,012 A.
2. R = U / I = 3,6 / 0,012 = 300 Ω.
3. Sans conversion, on aurait trouvé 0,3 Ω : mille fois trop petit, une valeur qui n’existe pas dans une boîte de collège.

Exemple 4 — Des kilovolts et des mégawatts

Énoncé. Une ligne à très haute tension transporte 800 MW sous 400 kV. Quelle intensité la parcourt ? Quelle serait l’intensité pour la même puissance sous 230 V ?

Résolution.

1. 400 kV = 400 000 V ; 800 MW = 800 000 000 W. I = P / U = 800 000 000 / 400 000 = 2 000 A = 2 kA.
2. Sous 230 V : I = 800 000 000 / 230 ≈ 3 500 000 A = 3,5 MA, 1 700 fois plus. Les câbles devraient être immenses et les pertes par échauffement gigantesques : c’est pourquoi on transporte l’électricité à très haute tension.

Les erreurs à éviter

• Oublier le préfixe. « I = 20 » ne veut rien dire ; « I = 20 mA » est une mesure.
• Convertir dans le mauvais sens. 250 mA font 0,25 A et non 250 000 A. La valeur en A est toujours plus petite qu’en mA.
• Calculer avec des mA. La loi d’Ohm et la puissance exigent des ampères et des volts. Convertir avant de calculer.
• Confondre k et m. k multiplie par 1 000, m divise par 1 000 : 1 kV = 1 000 000 mV.
• Brancher l’ampèremètre en dérivation. Il court-circuite le dipôle et grille son fusible. En série, toujours.
• Choisir un calibre trop petit (affichage « 1. ») ou beaucoup trop grand (perte de décimales).
• Croire que la tension seule est dangereuse. C’est le courant qui tue ; mais au-delà de 50 V, la tension suffit à faire passer un courant dangereux dans le corps.

Exercices corrigés

Exercice 1

Conversions d’intensité

5e●○○

Convertir :

1. 0,35 A en mA ;
2. 48 mA en A ;
3. 2 500 µA en mA ;
4. 0,002 A en µA ;
5. 16 A en mA.

Voir la correction

1. 350 mA.
2. 0,048 A.
3. 2,5 mA.
4. 0,002 A = 2 mA = 2 000 µA.
5. 16 000 mA.

Exercice 2

Conversions de tension

5e●○○

Convertir :

1. 230 V en kV ;
2. 25 kV en V ;
3. 4,5 V en mV ;
4. 750 mV en V ;
5. 400 kV en MV.

Voir la correction

1. 0,23 kV.
2. 25 000 V.
3. 4 500 mV.
4. 0,75 V.
5. 0,4 MV.

Exercice 3

Le bon calibre

5e●●○

Un multimètre propose les calibres d’intensité 200 µA, 2 mA, 20 mA, 200 mA et 10 A, et les calibres de tension 200 mV, 2 V, 20 V, 200 V et 600 V. Choisir le calibre pour mesurer :

1. le courant dans une DEL (environ 15 mA) ;
2. la tension d’une pile bâton (1,5 V) ;
3. le courant d’une lampe de vélo (0,4 A) ;
4. la tension du secteur (230 V) ;
5. le courant d’une montre (1 µA). Que se passe-t-il si l’on choisit 200 µA pour la DEL ?

Voir la correction

1. 20 mA (15 mA ne le dépasse pas ; 2 mA serait dépassé).
2. 2 V.
3. 0,4 A = 400 mA, supérieur à 200 mA : 10 A.
4. 600 V.
5. Aucun calibre n’est adapté à 1 µA : le calibre 200 µA afficherait 0,001 avec une grande imprécision. Pour la DEL sur 200 µA, l’écran affiche « 1. » : dépassement de calibre, et le fusible peut griller.

Exercice 4

Un circuit en dérivation

4e●●○

Trois lampes sont branchées en dérivation sur un générateur. Les ampèremètres indiquent 120 mA, 0,25 A et 85 mA dans les trois branches.

1. Exprimer les trois intensités dans la même unité.
2. Calculer l’intensité totale débitée par le générateur (loi des nœuds : elle est la somme des intensités des branches), en mA puis en A.
3. Quel calibre choisir pour la mesurer ?

Voir la correction

1. 120 mA ; 0,25 A = 250 mA ; 85 mA.
2. I = 120 + 250 + 85 = 455 mA = 0,455 A.
3. 455 mA dépasse 200 mA : calibre 10 A (l’écran affichera 0,45).

Exercice 5

Sécurité et loi d’Ohm

3e●●●

La résistance du corps humain vaut 2 000 Ω les mains humides. On considère qu’un courant est dangereux à partir de 30 mA.

1. Convertir 30 mA en A.
2. Quelle tension suffit à faire passer ce courant ? Comparer à la tension limite de sécurité en milieu humide (25 V).
3. Quel courant traverserait la personne si elle touchait le secteur (230 V) ? L’exprimer en mA et comparer au seuil.
4. Pourquoi une batterie de voiture (12 V) n’est-elle pas dangereuse au toucher, alors qu’elle peut débiter 200 A ?

Voir la correction

1. 0,030 A.
2. U = R × I = 2 000 × 0,030 = 60 V. La norme (25 V en milieu humide) prend une marge pour les peaux plus conductrices.
3. I = 230 / 2 000 = 0,115 A = 115 mA, presque quatre fois le seuil dangereux.
4. I = 12 / 2 000 = 0,006 A = 6 mA, sous le seuil. La batterie peut débiter 200 A dans un démarreur de très faible résistance, mais dans le corps humain, c’est la tension qui fixe le courant, et 12 V n’en font passer que 6 mA.

Exercice 6

Transport de l’électricité

3e●●●

Une centrale fournit 900 MW. On compare deux façons de transporter cette puissance : sous 225 kV et sous 400 kV.

1. Convertir les deux tensions en volts et la puissance en watts.
2. Calculer l’intensité dans la ligne dans chaque cas (P = U × I).
3. Les pertes par échauffement sont proportionnelles au carré de l’intensité. De combien sont-elles divisées en passant de 225 kV à 400 kV ?

Voir la correction

1. 225 kV = 225 000 V ; 400 kV = 400 000 V ; 900 MW = 900 000 000 W.
2. Sous 225 kV : I = 900 000 000 / 225 000 = 4 000 A. Sous 400 kV : I = 900 000 000 / 400 000 = 2 250 A.
3. Rapport des intensités : 4 000 / 2 250 = 1,78 ; rapport des carrés : 1,78² ≈ 3,2. Les pertes sont divisées par plus de trois. C’est pourquoi le réseau français a été porté à 400 kV.

Quiz : intensités, tensions et préfixes

1. 1 A, c’est…

   10 mA100 mA1 000 mA1 000 000 mA
2. 25 mA en ampères, c’est…

   25 000 A2,5 A0,25 A0,025 A
3. 1 kV, c’est…

   100 V1 000 V10 000 V1 000 000 V
4. L’intensité se mesure avec un ampèremètre branché…

   en dérivationen sérieaux bornes du générateurn’importe où
5. Pour mesurer 4,5 V avec les calibres 2 V, 20 V et 200 V, on choisit…

   2 V20 V200 Vn’importe lequel
6. Le courant dangereux pour le corps humain commence vers…

   30 A3 A30 mA30 µA
7. La tension du secteur en France est de…

   12 V110 V230 V400 kV
8. Le préfixe µ (micro) signifie…

   × 1 000÷ 1 000÷ 1 000 000× 1 000 000

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