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unité SI de mesure d'intensité de courant électrique De Wikipédia, l'encyclopédie libre
Pour les articles homonymes, voir Ampère (homonymie) et A.
L’ampère (symbole A) est l'unité de mesure du Système international d'unités de l'intensité du courant électrique[1], c'est-à-dire un déplacement de charges électriques.
| Ampère | |
 Un ancien ampèremètre mesurant des courants électriques jusqu'à 15 mA. | |
| Informations | |
|---|---|
| Système | Système international d'unités |
| Unité de… | Courant électrique |
| Symbole | A |
| Éponyme | André-Marie Ampère |
| Conversions | |
| 1 A en… | est égal à… |
| SI | 1 C.s-1 |
| Unités naturelles | ≈ 2,874 × 10−29 courants de Planck (en) |
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|
Un courant d’un ampère correspond au transport d'une charge électrique d'un coulomb par seconde à travers un matériau (section de fil, électrolyte, tube à vide, etc.).
Cette unité doit son nom à André-Marie Ampère, dont la théorie de l'électrodynamique a fortement contribué à la naissance de la théorie de l'électromagnétisme de Maxwell. Le mot ampère est donc un onomastisme.
La définition de l'ampère a été donnée par le Comité international des poids et mesures en 1948 comme suit :
« Un ampère est l'intensité d'un courant constant qui, s'il est maintenu dans deux conducteurs linéaires et parallèles, de longueurs infinies, de sections négligeables et distants d'un mètre dans le vide, produit entre ces deux conducteurs une force linéaire égale à 2 × 10−7 newton par mètre[1]. »
En 2012, la redéfinition de l'ampère était envisagée de deux façons[2] :
Néanmoins, la cohérence de ces deux approches (triangle métrologique « volt - ohm - ampère ») n'était pas encore démontrée avec le niveau de précision souhaité.
Le , la définition suivante entre en vigueur :
« L’ampère, symbole A, est l’unité de courant électrique du SI. Il est défini en prenant la valeur numérique fixée de la charge élémentaire, e, égale à 1,602 176 634 × 10−19 C, unité égale à A s, la seconde étant définie en fonction de ΔνCs[3]. »
Une pince ampèremétrique est fondée sur un circuit magnétique (fer doux, ferrite, etc.) que l'on referme autour du fil parcouru par le courant alternatif que l'on souhaite mesurer. On obtient un transformateur de courant dont le primaire est constitué d'une unique spire (le conducteur sur lequel la mesure est effectuée) et dont le secondaire, bobiné à l'intérieur de la pince, contient un nombre de spires n important, par exemple n = 1000. Il circule donc au secondaire un courant n fois plus faible qu'au primaire, et c'est ce courant qui est mesuré avec un ampèremètre interne (pince ampèremétrique autonome) ou externe (sonde de courant). Le secondaire est généralement refermé sur un shunt (résistance calibrée) ; on déduit de la tension à ses bornes le courant secondaire, et donc le courant primaire (n fois supérieur). On obtient ainsi en sortie une tension instantanée proportionnelle au courant instantané traversant les mors de la pince.
Le dispositif étant basé sur l'induction électromagnétique, il ne peut mesurer que les courants alternatifs, qui induisent des variations de flux dans l'entrefer (loi de Lenz-Faraday) ; entraînant à leur tour la circulation d'un courant au secondaire. Pour des sondes de mesure dont la sortie se fait en courant il faut respecter les mêmes précautions d'usage qu'avec les transformateurs de courant traditionnels : le secondaire ne doit jamais être ouvert sous peine de claquage de l'isolant du bobinage et de destruction du transformateur. Le fabricant peut intégrer, à cet effet, un écrêteur de tension (par exemple une diode Transil).
Les sondes à effet Hall sont en général des pinces ampèremétriques qui mesurent directement le champ magnétique créé par le courant. Elles sont utilisables aussi bien pour mesurer un courant continu qu'un courant alternatif.
Le principe même de l'effet Hall produit une tension proportionnelle à l'intensité du champ magnétique traversant l'entrefer, ce qui est très pratique à mettre en forme et à afficher. Mais il y a un problème : le circuit magnétique est sujet à la saturation, et la mesure ne peut pas être linéaire sur une grande amplitude de mesure.
Les mors enserrant le barreau semi-conducteur sont munis d'un bobinage (qui possède N2 spires) alimenté par un générateur de courant interne d'intensité IS. Le principe est le suivant : le générateur de courant, asservi sur la tension de Hall, va induire dans l'entrefer un champ magnétique égal en module et opposé en argument au champ principal, issu du courant à mesurer IP. Lorsque la tension de Hall s'annule, les deux champs ont des amplitudes égales.
En effet, comme dans un transformateur, on a N1.IP = N2.IS. Il suffit alors de mesurer l'intensité du courant IS nécessaire à l'annulation de la tension de Hall pour connaître IP : on a IP = Is.N2/N1, c'est-à-dire Ip = Is.N2 puisque l'affichage de la pince ampèremétrique correspond à un seul passage du conducteur à mesurer dans les mors[alpha 3].
Ce principe nécessite davantage d'électronique, premièrement à cause de la présence supplémentaire du générateur de courant asservi, et deuxièmement parce qu'il est nécessaire de mesurer un courant (IS) et non une tension. Mais cette topologie possède un avantage incontestable : quelle que soit la valeur de IS, le champ magnétique qui règne dans l'entrefer est nul[alpha 4]. Il s'ensuit une excellente linéarité, indépendamment du courant à mesurer. On dit que le capteur à effet Hall est compensé, cette topologie étant désignée par l'expression « closed loop » en anglais (littéralement « boucle fermée », le champ de compensation étant asservi sur la tension de Hall).
Les sondes à effet Néel sont des capteurs de courant qui peuvent se présenter sous forme de boucle ouvrante et flexible ou de capteur busbar et qui mesurent le champ magnétique créé par le courant primaire circulant dans le conducteur. Elles peuvent mesurer du courant alternatif et du courant continu, avec un niveau de précision élevé, comparable à celui des mesures qui imposent une insertion dans le circuit.
| 10N | Nom | Symbole | Nombre[alpha 5] |
|---|---|---|---|
| 1030 | quettaampère | QA | Quintillion |
| 1027 | ronnaampère | RA | Quadrilliard |
| 1024 | yottaampère | YA | Quadrillion |
| 1021 | zettaampère | ZA | Trilliard |
| 1018 | exaampère | EA | Trillion |
| 1015 | pétaampère | PA | Billiard |
| 1012 | téraampère | TA | Billion |
| 109 | gigaampère | GA | Milliard |
| 106 | mégaampère | MA | Million |
| 103 | kiloampère | kA | Mille |
| 102 | hectoampère | hA | Cent |
| 101 | décaampère | daA | Dix |
| 100 | ampère | A | Un |
| 10−1 | déciampère | dA | Dixième |
| 10−2 | centiampère | cA | Centième |
| 10−3 | milliampère | mA | Millième |
| 10−6 | microampère | μA | Millionième |
| 10−9 | nanoampère | nA | Milliardième |
| 10−12 | picoampère | pA | Billionième |
| 10−15 | femtoampère | fA | Billiardième |
| 10−18 | attoampère | aA | Trillionième |
| 10−21 | zeptoampère | zA | Trilliardième |
| 10−24 | yoctoampère | yA | Quadrillionième |
| 10−27 | rontoampère | rA | Quadrilliardième |
| 10−30 | quectoampère | qA | Quintillionième |
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