Fiche de révision : Le transport de l’électricité

Les principes physiques du courant électrique

• Le courant électrique est un phénomène physique qui provient du déplacement de charges électriques dans un matériau conducteur.
• L’intensité électrique ($I$) est une grandeur qui désigne le nombre de charges électriques transitant à travers une surface par unité de temps. Elle s’exprime en ampère ($A$) et se note : $$I=\dfrac{q}{t}$$
• La tension électrique ($U$) désigne la différence de potentiel électrique aux deux bouts d’un matériau conducteur pour créer un courant électrique, de la borne $-$ vers la borne $+$. Elle s’exprime en volt ($V$) et, selon la loi d’Ohm, elle se note: $$U=RI$$ où $R$ est la résistance électrique en ohm ($\Omega$).
• La résistance électrique est une notion essentielle : elle représente la propension d’un matériau à s’opposer au courant électrique.
• La puissance électrique est le produit de la tension ($U$) par l’intensité ($I$). Elle est exprimée en watt ($W$) et est équivalente à : $$P=UI$$
• La puissance électrique émise par un générateur n’est pas exactement égale à celle reçue par un utilisateur : durant le transport de l’électricité, il y a des pertes électriques.
• L’effet Joule est la chaleur produite à partir de l’énergie électrique lorsque le courant passe dans un conducteur qui présente une résistance électrique de valeur $R$.
  Cette chaleur correspond donc à des pertes de puissance, appelées pertes par effet Joule, qui sont équivalentes à : $$P_{\text{effet Joule}}=RI^2$$
• Ainsi, dans l’optique de diminuer les pertes par effet Joule, il sera donc préférable de diminuer l’intensité $I$.
  Dans le même temps, pour pouvoir garantir une puissance $P$ constante, il faudra donc augmenter la tension $E$ du générateur : $$P=EI-RI^2$$

Le réseau électrique en France

• Le réseau de distribution de l’électricité est un réseau de transport de courant alternatif (courant périodique et sinusoïdal).
• L’idée est de produire de l’électricité à très haute tension, la transporter sur de longues distances (lignes à haute tension) et la transformer en basse tension juste avant distribution.
• Les pertes liées à la transformation d’un courant alternatif de haute tension en basse tension sont bien moindres qu’en utilisant un courant continu.
• L’intensité du courant électrique alternatif varie au cours du temps. Ainsi, les pertes par effet Joule ainsi que la puissance électrique vont elles-mêmes varier au cours du temps, ce qui rend difficile leur calcul. Néanmoins, sachant que les variations de ces grandeurs se répètent à chaque période $T$, il est possible d’en définir des valeurs moyennes en utilisant le courant continu $I_{eff}$, dit « efficace » : $$I_{eff}=\dfrac{I_{max}}{\sqrt 2}$$
• La puissance électrique $P$ et les pertes par effet Joule $P_{\text{effet Joule}}$ dans le cas d’un courant alternatif sont donc de :
  $P=U_{eff}\times I_{eff}\times\cos\phi$
  $P_{effet\,Joule}={RI_{eff}}^2$
• L’abaissement de tension lors du transport et de la distribution de l’électricité est réalisé à l’aide de transformateurs.