Le courant continu.

Le courant continu ou CC est un courant électrique indépendant du temps ou, par extension, un courant périodique dont la composante continue est d'importance primordiale.

C'est globalement un courant électrique unidirectionnel : le courant circule continuellement (ou très majoritairement) dans le même sens.

Pour qualifier ces grandeurs électriques indépendantes du temps, telles que tension ou courant et des dispositifs fonctionnant en courant continu et tension continue, ou encore des grandeurs associées à ces dispositifs, on utilise les deux lettres CC ou DC par opposition au courant alternatif noté CA ou AC (couplage alterné/ Alternating Current).

Production

Les courants continus sont produits par des générateurs ou des dispositifs délivrant des tensions également continues. Les principales sources de courant continu sont :

Les générateurs électrochimiques : piles, les batteries d’accumulateurs ou les piles à combustible ;

La tension alternative issue du secteur, est transformée en tension continu après un passage dans un redresseur et, éventuellement, mise en forme et régulée à l'aide d'une alimentation à découpage ;

Les machines à courant continu, fonctionnant en générateur, et les dynamos.

Classification

Le terme de courant continu recouvre plusieurs sens :

Courant constant : le courant est totalement constant en direction et en amplitude au cours du temps. Les courants de ce type sont parfois appelés courants parfaitement continus.

Courant continu lissé : c'est un courant qui s'approche du courant constant, mais qui conserve un certain taux d'ondulation.

Courant variable unidirectionnel : c'est un courant qui ne change pas de sens mais dont l'amplitude varie au cours du temps. C'est le cas d'un courant alternatif, redressé mais non filtré.

Le courant alternatif

Le courant alternatif (qui peut être abrégé par CA) est un courant électrique périodique qui change de sens deux fois par période et qui transporte des quantités d'électricité alternativement égales dans un sens et dans l'autre. Un courant alternatif est donc sans composante continue.

Un courant alternatif est caractérisé par sa fréquence, mesurée en hertz (Hz). C’est le nombre de changement de sens (alternances) qu’effectue le courant électrique en une seconde. Un courant alternatif de 50 Hz effectue 50 alternances par seconde, c'est-à-dire qu'il change 100 fois de sens par seconde (50 alternances positives et 50 alternances négatives).

La forme la plus utilisée de courant alternatif est le courant sinusoïdal, essentiellement pour la distribution commerciale de l'énergie électrique. La fréquence utilisée est le plus souvent de 50 Hz sauf, par exemple, en Amérique du Nord où la fréquence est de 60 Hz.

Le courant alternatif (dont la valeur moyenne — composante continue — est nulle), peut alimenter un transformateur sans risque de saturation du circuit magnétique.

En 1882, aux États-Unis, le physicien Nikola Tesla conçoit l'alternateur triphasé. Parallèlement, en France, Lucien Gaulard invente le transformateur. Ces deux inventions permettent de surmonter les limitations imposées par l'utilisation du courant continu pour la distribution de l'électricité alors préconisée par Thomas Edison qui avait déposé de nombreux brevets en rapport avec cette technologie (et possédait des réseaux de distribution de courant continu).

Les avantages apportés par le transport et la distribution de l'énergie électrique par courants alternatifs sont indéniables. L'industriel Westinghouse¹, détenteur des brevets, finit par l'imposer aux États-Unis.

Avantages

Contrairement au courant continu, le courant alternatif peut voir ses caractéristiques (tension et intensité) modifiées par un transformateur à enroulements. Mais dès qu'il existe une composante continue non négligeable, un transformateur n'est plus adapté.

Grâce au transformateur, le courant transporté par des réseaux de distribution haute tension étant plus faible, les pertes par effet Joule² sont réduites, pour la même puissance instantanée p transportée. Par exemple, si on augmente la tension u d'un facteur 10, la valeur de l'intensité est divisée d'autant, puisque la valeur instantanée de la puissance vaut :

p(t) = u(t)×i(t)

Et en divisant par 10 l'intensité du courant transporté I, on divise par 100 les pertes dues à la résistance des câbles électriques, la puissance dissipée (en watts) dans une résistance étant proportionnelle au carré de l'intensité du courant :

P = RI²

Pour la distribution on abaisse ensuite la tension afin de fournir une tension adaptée aux besoins de l'utilisateur.

¹ Westinghouse Electric Corporation est une entreprise américaine, fondée par George Westinghouse en 1886 sous le nom de Westinghouse Electric Company. Elle a été rachetée en 2006 par la firme japonaise Toshiba et s'est spécialisée dans le nucléaire.

² L'effet Joule est la manifestation thermique de la résistance électrique. Il se produit lors du passage d'un courant électrique dans tout matériau conducteur. L'effet porte le nom du physicien anglais James Prescott Joule qui l'a étudié vers 1860

Exercices