Volt
Unité SI dérivée · grandeur : tension électrique
01 · Définition
Volta empila du zinc, du cuivre et du carton mouillé — et obtint la première source de courant continu. Avant lui, on ne savait qu’accumuler l’électricité et la décharger en étincelle.
Un volt, c’est la tension sous laquelle un courant d’un ampère transporte une puissance d’un watt. Autrement dit, chaque coulomb de charge qui traverse un tel tronçon cède un joule de travail. La tension n’est pas une propriété d’un lieu mais une différence entre deux points : le « potentiel d’un fil » n’a aucun sens tant que le second point n’est pas nommé, et c’est pourquoi tout schéma a une masse commune. La prise donne 230 V, une pile bâton 1,5 V, un neurone du cerveau travaille sur quelques dizaines de millivolts, et une ligne à haute tension tient 750 kV. Un oiseau se pose sans dommage sur une ligne à des centaines de kilovolts précisément parce que ses deux pattes sont au même potentiel. Il s’ensuit aussi que le danger de l’électricité ne se mesure pas en volts : ce qui tue, c’est le courant à travers le corps, et les volts ne décident que de son passage à travers la résistance de la peau. Une paume sèche offre une centaine de kilohms, une paume humide un millier, et une même tension se révèle tantôt inoffensive, tantôt mortelle.
La première source de courant continu était une colonnette de disques de zinc et de cuivre alternés, séparés par du drap trempé dans la saumure. Chaque paire donnait environ un dixième de volt, et Volta en empilait des dizaines jusqu’à ce que la décharge se fasse sentir aux doigts. Le même principe tient encore : dans une batterie de trois éléments au lithium, les tensions s’additionnent parce que les éléments sont montés en série. C’est cette expérience qui réfuta la théorie galvanique de l’« électricité animale » : le courant venait des métaux dissemblables, et la patte de grenouille n’était qu’un appareil sensible.
02 · Conversion
Entrez une tension : la fiche la déclinera dans toutes les unités
Les préfixes couvrent toute la plage, des signaux en nanovolts d’un thermocouple aux mégavolts des lignes de transport. L’électronvolt du tableau n’est pas une tension mais l’énergie qu’un électron acquiert en franchissant la différence de potentiel donnée.
La tension de la prise est alternative, et le nombre 230 désigne la valeur efficace — la tension continue qui dégagerait la même puissance dans la même résistance. La crête du sinus est plus grande d’un facteur racine de deux et atteint 325 volts, l’écart entre sommets étant de 650. L’isolation se calcule précisément sur la crête, et c’est pourquoi un appareil bon marché monté « pour 230 » claque dès la première période.
| Unité | Nom | Valeur | Où on la rencontre |
|---|---|---|---|
| V | volt, unité SI | 230 | l’unité de départ de cette fiche |
| mV | millivolt | 230000 | médecine, instrumentation |
| µV | microvolt | 2,3·10⁸ | la limite de sensibilité des appareils |
| kV | kilovolt | 0,23 | technique de la haute tension |
| MV | mégavolt | 2,3·10⁻⁴ | physique des hautes énergies |
| eV par charge | énergie d’un électron, eV | 230 | numériquement égale à la tension |
| statV | volt du système CGS-UES | 0,7672 | le facteur est un dixième de la vitesse de la lumière |
| abV | abvolt du système CGS-UEM | 2,3·10¹⁰ | la plus petite des unités historiques |
| V (int.) | volt international de 1908 | 229,92 | défini par une colonne de mercure et le dépôt d’argent |
| V₉₀ | volt pratique de 1990 | 230 | différait de quatre dix-millionièmes |
| pile Weston | en unités de la pile étalon | 225,79 | une pile cadmium-mercure dans un thermostat |
| V | volt | 230 | l’unité de départ de cette fiche |
Les préfixes vont de nano- à méga- : la plage des tensions avec lesquelles travaille la technique couvre quinze ordres de grandeur. La ligne de l’électronvolt rappelle que l’énergie d’un électron est numériquement égale à la tension qu’il a franchie.
03 · Ordres de grandeur
du nanovolt à la décharge orageuseLa prise en Europe : 230 volts
04 · Instruments de mesure
Avec quoi on mesure la tension
Il se branche en parallèle sur le tronçon et doit avoir la plus grande résistance possible pour ne pas dériver de courant. Chez les appareils à aiguille elle est de quelques dizaines de kilohms, chez les numériques de dix mégohms et plus ; dans les circuits à haute résistance, même cela fausse sensiblement la mesure.
On équilibre la tension à mesurer contre une fraction de la tension d’une pile étalon et l’on saisit l’instant où le galvanomètre indique zéro. À cet instant l’appareil ne consomme aucun courant, si bien que la méthode donne la force électromotrice vraie de la source et non la tension en charge.
Deux résistances divisent la tension dans un rapport connu, ce qui permet de mesurer des kilovolts avec un appareil calibré pour quelques volts. Sur les lignes à haute tension, un transformateur de tension joue le même rôle et sépare galvaniquement le circuit de mesure du circuit de puissance.
Un contact supraconducteur irradié par des micro-ondes délivre une tension strictement proportionnelle à la fréquence : la constante de Josephson convertit les hertz en volts. Un réseau de milliers de jonctions donne dix volts avec une reproductibilité de l’ordre du milliardième — et c’est là l’étalon actuel.
05 · Règles d’écriture
Le symbole V est latin — le « В » russe ne convient pas ici
Le « В » russe et le V latin ont l’air différents mais désignent la même chose ; dans les documents internationaux seul V est admis. Le nom de l’unité s’écrit en minuscules — « deux cent trente volts » —, le symbole en capitale. Le millivolt s’écrit mV, tandis que MV est le mégavolt : un facteur d’un milliard. En courant alternatif, 230 V est la valeur efficace ; la crête du sinus est plus haute d’un facteur √2, soit 325 V. L’isolation se calcule sur la crête.
Le symbole de la grandeur est un U ou un V italique, celui de l’unité un V romain : dans U = 230 V, l’italique et le romain portent la distinction. Le symbole russe est В. Le préfixe kilo- s’écrit avec un k minuscule : kV, et non KV. Le millivolt et le microvolt se composent avec les préfixes ordinaires, tandis que le « voltampère » est déjà une autre unité — la puissance apparente — sans rapport avec la tension. L’électronvolt s’écrit d’un seul tenant, eV : c’est une unité d’énergie.
06 · Unités voisines
Le volt se tient au milieu de la loi d’Ohm : courant, tension et résistance sont liés de telle sorte que deux d’entre eux fixent le troisième.
Parmi les fiches de Simetrium voisinent le volt ampère et ohm issus de la loi d’Ohm, watt comme leur produit, coulomb s le farad de la définition de la capacité, et électronvolt — l’énergie nommée d’après cette unité.
07 · Section historique
De la patte de grenouille à la marche quantique
Alessandro Volta disputait avec Galvani de la nature de l’« électricité animale » et, pour avoir raison, monta une source entièrement dépourvue de biologie. La pile de métaux dissemblables donnait un courant continu — le premier de l’histoire.
Le Congrès international des électriciens définit le volt par l’ampère et l’ohm, nommant l’unité en l’honneur de Volta. Sa réalisation pratique restait confiée à une pile chimique, dont l’exactitude était bien inférieure à ce qu’exigeait la télégraphie.
La pile cadmium-mercure de Weston tenait sa tension au microvolt près et devint l’étalon pour quatre-vingt-dix ans. On la gardait dans un thermostat, on ne lui laissait débiter aucun courant et on la transportait avec les précautions dues à un appareil fragile.
Brian Josephson, doctorant de vingt-deux ans, prédit des marches de tension sur un contact supraconducteur. Depuis 1990 le volt se réalise précisément ainsi, et les piles chimiques sont parties pour les musées de la métrologie.
Un volt qui ne coïncide pas avec le volt
De 1990 à 2019 la métrologie a vécu avec deux volts à la fois. La définition dans le Système international restait la même, par le watt et l’ampère, mais l’unité se réalisait par l’effet Josephson avec une valeur conventionnellement adoptée de la constante — et cette unité pratique s’écrivait V₉₀. L’écart entre elle et le volt du SI s’estimait à des dixièmes de microvolt par volt : quantité négligeable pour la technique et décisive pour les comparaisons d’étalons. La redéfinition de 2019 a supprimé la scission : la charge de l’électron et la constante de Planck sont devenues des nombres exacts, la constante de Josephson aussi, et l’échelle pratique a coïncidé avec la définition. En même temps, il a fallu appliquer après coup une correction à trente ans de mesures accumulées en V₉₀ — cas rare où l’on recalcule les résultats des années passées parce que la définition d’une unité a changé.
Catalogue · unités de mesure
Une fiche pour chaque grandeur
Sept unités de base du SI, vingt-deux unités dérivées portant un nom propre et les unités hors système dont ni la technique ni la vie quotidienne ne se passent. Chacune a sa feuille : définition, conversion, instruments, règles d’écriture. En 11 langues.
Unités SI dérivées portant un nom propre
fiche du volt ouverteUnités de base du SI
en terre cuite — les quatre unités dont se compose le voltLa tension dans d’autres systèmes
Langue de la fiche
11 langues. Le symbole V est international, mais la tension de la prise ne l’est pas : 230 volts en Europe, 120 en Amérique du Nord, 100 au Japon — la fiche insère la valeur locale.