Théorie électrique audio auto — Les bases et la loi d'Ohm

Depuis plusieurs années, l'équipe de Best Car Audio fournit des articles sur les caractéristiques, fonctions et avantages de toutes sortes de produits et services audio auto. Bien avancés dans notre troisième année, il est temps de revenir aux bases et de parler des théories fondamentales de l'électricité et de leur relation avec nos systèmes audio auto. Prenez une boisson, installez-vous confortablement et profitez : il est temps d'apprendre les bases et la loi d'Ohm !

Qu'est-ce que l'électricité ?

Dans ses termes les plus basiques, l'électricité est un groupe d'électrons chargés qui peuvent être utilisés pour effectuer un travail. L'électricité dans nos voitures provient de deux sources : la batterie et l'alternateur. Après que la batterie a servi à démarrer la voiture, l'alternateur recharge la batterie et fournit l'électricité pour faire fonctionner les ventilateurs, les lumières, les circuits électroniques et les ordinateurs qui font tourner nos voitures.

Terminologie : Tension

Pour comprendre l'électricité, vous devez comprendre quelques termes. Le premier dont nous parlerons est la tension. La tension est une unité de mesure qui quantifie la différence de potentiel électrique entre deux points. L'unité SI est le volt, représenté par un V majuscule.

Encore une fois, par rapport à nos véhicules, nous avons un système électrique 12 V. Plus précisément, une batterie de voiture complètement chargée au repos sera à 12,6 volts pour une conception conventionnelle au plomb-acide. Certaines batteries AGM auront un repos à 13,0 à 13,2 volts.

Vous pouvez considérer la tension comme une pression électrique. Imaginez un réservoir d'eau sur une table. Si vous connectez un tuyau au fond du réservoir, la gravité poussera l'eau hors du tuyau. Si vous prenez un réservoir plus grand, il y a plus de pression poussant l'eau hors du tuyau. Donc, plus de tension équivaut à plus de pression.

Terminologie : Courant

Il est important de connaître la quantité d'électricité circulant dans un circuit. Nous utilisons l'unité SI ampère pour quantifier le volume d'électrons se déplaçant dans un conducteur. La définition originale de l'ampère impliquait la quantification de la force magnétique créée entre deux conducteurs parallèles infiniment longs (fils). Bien que ce soit une définition valide, elle n'est jamais utilisée dans les écoles ou les formations. Une explication plus simple : 1 ampère de courant équivaut à 6,2415093 × 10¹⁸ charges élémentaires traversant une frontière sur une période d'une seconde. Une charge élémentaire est la charge électrique portée par un seul proton.

En utilisant notre analogie de l'eau, le courant circulant dans un circuit électrique est similaire à la quantité d'eau s'écoulant dans un tuyau. La quantité d'eau s'écoulant dans ce tuyau serait mesurée en gallons ou litres par minute. Un nombre plus élevé signifie qu'il y a plus de pression sur l'eau. Donc, revenant à notre terminologie électrique, quand plus de tension est présente, plus de courant circule dans notre circuit.

Choisir un exemple automobile spécifique est délicat car les véhicules diffèrent considérablement dans leurs besoins électriques. Cela dit, la plupart des voitures et camions neufs ont un alternateur qui peut fournir entre 65 et 120 ampères de courant pour alimenter différents appareils. Les batteries varient aussi beaucoup, ainsi que les cotes disponibles pour quantifier le courant qu'elles fourniront. La plupart des batteries ont une capacité de 60 à 80 ampères-heures. Cette cote décrit la capacité d'une batterie à fournir 1 ampère de courant pendant 60 à 80 heures avant d'être considérée comme déchargée. Malheureusement, l'équation ne peut pas être inversée. Une batterie ne peut pas fournir 60 à 80 ampères pendant une heure en raison des limites du processus de conversion chimique.

Terminologie : Résistance

La résistance est la description de l'opposition au flux de courant dans un circuit. Nous utilisons l'unité SI ohm pour quantifier cette valeur. Contrairement à la tension et au courant, le symbole utilisé pour représenter la résistance est la lettre grecque oméga majuscule : Ω. Plus de résistance dans un circuit réduit la capacité des électrons à circuler et diminue ainsi le nombre d'ampères circulants.

Dans notre exemple du tonneau et de l'eau, pincer le tuyau augmenterait la résistance et réduirait la quantité d'eau qui s'écoule. Dans un système électrique, la taille des conducteurs que nous utilisons pour câbler les circuits et la conception des circuits eux-mêmes déterminent la résistance présente.

Terminologie : Loi d'Ohm

Heureusement, dans les circuits simples, la relation entre tension, courant et résistance est linéaire. Quand nous avons plus de tension disponible, plus de courant circule pour une résistance donnée. De même, moins de résistance dans un circuit cause plus de courant pour une tension donnée. La loi d'Ohm est une simple équation mathématique qui permet de calculer l'une des trois valeurs, à condition d'en connaître deux autres.

Les trois équations sont :

Tension = Courant × Résistance
Courant = Tension ÷ Résistance
Résistance = Tension ÷ Ampérage

V = I × R
I = V ÷ R
R = V ÷ I

Comprendre la loi d'Ohm est le facteur le plus important pour travailler avec et comprendre les circuits électriques.

Exemples de la loi d'Ohm

L'une des expressions les plus courantes utilisées pour enseigner la loi d'Ohm est la suivante : Dans un circuit avec un volt de potentiel et une résistance d'un ohm, un ampère de courant circulera. Voyant la relation, on peut calculer que pour une résistance fixe, deux ampères circuleront si on augmente la tension à deux volts. Dit autrement, à mesure que le potentiel de tension appliqué à un circuit augmente, le courant à travers le circuit augmentera aussi, tant que la résistance reste constante.

C'est tout pour notre première leçon sur la théorie électrique audio auto. Dans la prochaine leçon, nous parlerons de la façon dont nous pouvons utiliser l'électricité pour faire du travail et discuterons des équations utilisées pour quantifier ce travail en tant que puissance.