Ampères, volts, watts et ohms : quelle est la différence ?

Les ampères, les volts, les watts et les ohms sont les quatre unités fondamentales utilisées pour décrire le comportement de l'électricité dans n'importe quel circuit, qu'il s'agisse d'une simple pile AA ou d'un système solaire domestique complet. Chacune d'entre elles mesure un paramètre différent : les ampères indiquent l'intensité du courant qui circule, les volts mesurent la tension électrique qui propulse ce courant, les watts décrivent la puissance produite lorsque ces deux éléments se combinent, et les ohms mesurent la résistance au passage du courant. Ensemble, ces quatre unités expliquent presque tout ce qu'il faut savoir pour câbler un circuit, dimensionner un parc de batteries ou choisir un équipement solaire. 

Comprendre leurs interactions et savoir comment passer de l'une à l'autre fait toute la différence entre un système qui fonctionne en toute sécurité et un système qui surchauffe, dont les performances sont insuffisantes ou qui tombe carrément en panne.

Ampères, volts, watts et ohms : quelle est la différence ?

Les volts mesurent la tension électrique, les ampères mesurent l'intensité du courant, les watts mesurent la puissance qui résulte de ces deux grandeurs, et les ohms mesurent la résistance à ce courant. La tension pousse, le courant circule, la résistance s'oppose, et la puissance correspond au travail effectué.

Deux formules relient ces quatre éléments :

• Loi d'Ohm : V = I × R

• Formule de la puissance : P = V × I

Tout le reste de la conception électrique découle de la réorganisation de ces deux équations.

Qu'est-ce qu'un ampère et que mesure-t-on avec cet ampère ?

L'ampère (A) est l'unité de mesure du courant électrique, c'est-à-dire la vitesse à laquelle la charge électrique traverse un point donné d'un circuit. Un ampère équivaut à un coulomb de charge par seconde, soit environ 6,24 × 10¹⁸ électrons traversant ce point chaque seconde.

L'ampère est l'une des sept unités de base du Système international (SI). Depuis la révision du SI en 2019, il est défini en fixant la charge élémentaire à exactement 1,602176634 × 10⁻¹⁹ coulombs. Il doit son nom à André-Marie Ampère, physicien français qui a posé les fondements de l'électrodynamique dans les années 1820.

Le courant est le paramètre sur lequel sont dimensionnés votre câblage, vos fusibles et vos disjoncteurs. La chaleur générée dans un conducteur augmente proportionnellement au carré du courant ; c'est pourquoi c'est l'intensité (en ampères), et non la tension (en volts), qui détermine l'épaisseur du câble. Une pince-ampèremètre permet de mesurer le courant sans couper le circuit ; un multimètre monté en série permet de faire de même pour les charges plus faibles.

En matière de batteries, les ampères-heures (Ah) indiquent la quantité de courant qu'une batterie peut fournir sur une certaine durée. Une batterie de 100 Ah peut théoriquement fournir un courant de 5 A pendant 20 heures.

Qu'est-ce que le volt et que mesure-t-on avec cette unité ?

Le volt mesure la différence de potentiel électrique, c'est-à-dire la force qui fait circuler le courant dans un conducteur. Un volt correspond à la différence de potentiel aux bornes d'un conducteur lorsqu'un ampère dissipe un watt de puissance, ce qui revient à fournir un joule d'énergie par coulomb de charge.

Cette unité rend hommage à Alessandro Volta, qui a mis au point la première pile chimique en 1800. Voici les tensions les plus courantes que vous rencontrerez au Canada :

• 1,5 V, piles alcalines AA et AAA

• 3,2 V, une seule cellule LiFePO4

• 12 V, 24 V, 48 V, tensions de système CC standard pour les camping-cars, les chalets et les habitations hors réseau

• 120 V / 240 V à 60 Hz, alimentation domestique canadienne à double phase

La tension s'exerce entre deux points, jamais en un seul point. C'est pourquoi un multimètre nécessite deux sondes, et pourquoi la « tension par rapport à la terre » et la « tension aux bornes d'une charge » correspondent à des mesures différentes.

Qu'est-ce que le watt et que mesure-t-on en watts ?

Le watt est l'unité de mesure de la puissance, c'est-à-dire la vitesse à laquelle l'énergie est consommée ou produite. Un watt équivaut à un joule par seconde. Cette unité doit son nom à James Watt, l'ingénieur écossais à l'origine des améliorations apportées à la machine à vapeur.

Les watts indiquent la puissance à laquelle un appareil fonctionne à un moment donné. Les wattheures (Wh) et les kilowattheures (kWh) indiquent la quantité d'énergie qu'il consomme au fil du temps, et le kWh est l'unité utilisée par votre fournisseur d'énergie pour établir votre facture.

Un compresseur de réfrigérateur de 100 W fonctionnant pendant 6 heures consomme 600 Wh, soit 0,6 kWh. Cette distinction est importante pour le dimensionnement d'un parc de batteries : la puissance nominale de votre onduleur est exprimée en watts, mais la capacité de vos batteries s'exprime en fait en wattheures.

Qu'est-ce que l'ohm et que mesure-t-on avec cette unité ?

L'ohm mesure la résistance électrique, c'est-à-dire la capacité d'un matériau à s'opposer au passage du courant. Un ohm correspond à la résistance qui permet à un ampère de circuler lorsqu'une tension d'un volt est appliquée. Son symbole est la lettre grecque oméga (Ω), et cette unité doit son nom à Georg Simon Ohm, qui a publié cette relation en 1827.

La résistance dépend de quatre facteurs :

1. Matériau. Le cuivre est un meilleur conducteur que l'aluminium ; tous deux surpassent l'acier.

2. Longueur. Les conducteurs plus longs présentent une résistance plus élevée.

3. Section transversale. Un fil plus épais présente moins de résistance.

4. Température. La résistance du cuivre augmente à mesure que le conducteur se réchauffe.

La résistance n'est pas toujours indésirable. Les éléments chauffants, les filaments incandescents et les résistances de limitation de courant existent justement pour convertir l'énergie électrique en chaleur ou pour limiter le flux. Dans un câblage, cependant, la résistance est une perte pure et simple ; elle se traduit par une chute de tension et de la chaleur perdue.

On mesure la résistance à l'aide d'un ohmmètre ou d'un multimètre réglé sur la gamme Ω, toujours lorsque le circuit est hors tension. Une valeur nulle ou proche de zéro entre deux points qui devraient être isolés indique un court-circuit ; une valeur infinie là où l'on s'attend à une continuité signifie un circuit ouvert ou un conducteur rompu.

Comment les ampères, les volts, les watts et les ohms fonctionnent ensemble

Ces quatre grandeurs sont liées entre elles par la loi d'Ohm et la formule de la puissance. Il suffit d'en connaître deux pour déterminer les autres.

Exemple concret : une pompe à eau de 12 V consomme 8 A.

• Puissance : 12 × 8 = 96 W

• Résistance : 12 ÷ 8 = 1,5 Ω

• Plus de 3 heures : 96 × 3 = 288 Wh

Ce dernier chiffre correspond à la puissance que votre parc de batteries doit effectivement fournir.

Ampères ou volts : comprendre la différence

Les volts expriment la pression ; les ampères expriment le débit. Un circuit peut transporter une tension élevée avec pratiquement aucun courant, ou une tension faible avec un courant très élevé. Un banc de batteries de 48 V et un banc de 12 V peuvent stocker la même quantité d'énergie, mais la version 12 V fait circuler un courant quatre fois plus important pour fournir la même puissance.

Cette différence a une incidence concrète sur les choix de conception :

• L'ampérage détermine la section du conducteur. Le calibre des fils, les fusibles, les disjoncteurs et les barres omnibus sont tous exprimés en ampères.

• La tension détermine le niveau d'isolation. La tension détermine la distance de sécurité, le niveau d'isolation et le risque d'électrocution.

• C'est l'intensité qui cause les dommages. C'est le courant qui traverse le corps qui provoque les blessures ; la tension, quant à elle, le conduit jusqu'à cet endroit. Aucun des deux ne doit être pris à la légère.

Conformément à la règle 8-104 de la CEC, les charges continues, c'est-à-dire celles qui fonctionnent plus d'une heure toutes les deux heures, doivent généralement être limitées à 80 % de l'intensité nominale du circuit sur les disjoncteurs standard. Il s'agit d'une règle exprimée en ampères, et non en volts.

Watts et volts : pourquoi ce ne sont pas la même chose

Les volts mesurent la pression. Les watts mesurent la puissance fournie par cette pression lorsque le courant circule. La tension à elle seule ne donne aucune indication sur la puissance délivrée ; il faut également connaître l'intensité du courant.

C'est pourquoi les étiquettes des appareils indiquent ces deux valeurs. Une bouilloire de 1 500 W branchée sur un circuit de 120 V consomme 12,5 A. La même bouilloire de 1 500 W, branchée sur un circuit de 240 V, ne consomme que 6,25 A. Une puissance identique, un courant deux fois moins important et un câblage bien plus simple.

Une tension plus élevée pour une puissance identique signifie :

• Un câble plus fin et moins cher

• Fusibles et disjoncteurs de plus petite taille

• Moins de pertes par résistance et moins de chaleur au niveau des bornes

C'est là tout l'intérêt de mettre en place des systèmes hors réseau plus puissants fonctionnant à 48 V plutôt qu'à 12 V.

Ohms et résistance : leur influence sur le courant

La résistance limite le courant. D'après la loi d'Ohm, si la tension reste constante et que la résistance double, le courant diminue de moitié. Dans un câblage réel, une résistance indésirable se traduit par une chute de tension, c'est-à-dire une perte d'énergie sous forme de chaleur avant que le courant n'atteigne la charge.

Trois situations où la résistance vous coûte cher :

• Câble de section insuffisante. Un fil fin sur une longue distance entraîne une forte chute de tension, en particulier dans les circuits 12 V CC où la marge de manœuvre est très réduite.

• Bornes desserrées ou corrodées. Une mauvaise connexion équivaut à une petite résistance qui génère de la chaleur exactement là où vous ne le souhaitez pas.

• Longues distances. La résistance varie en fonction de la distance ; les distances entre le générateur photovoltaïque et le contrôleur, ainsi qu'entre la batterie et l'onduleur, ont donc leur importance.

Conformément à la règle 8-102 du CEC, la chute de tension ne doit pas dépasser 3 % dans un circuit dérivé ou une ligne d'alimentation, ni 5 % sur l'ensemble du trajet entre le point d'alimentation et le point d'utilisation. Contrairement aux directives équivalentes du NEC, les limites canadiennes sont formulées comme une exigence et non comme une recommandation.

Comment ces termes électriques s'appliquent aux systèmes d'Batteries s et aux installations solaires

Chaque composant d'une installation solaire est caractérisé par une combinaison de ces quatre unités. C'est en les interprétant correctement que vous éviterez toute incompatibilité entre les différents éléments.

Deux conversions à retenir :

• Ah en Wh : ampères-heures × tension nominale. Une batterie LiFePO4 de 12,8 V et 100 Ah a une capacité de 1 280 Wh.

• De watts en ampères : watts ÷ volts. Un onduleur de 2 000 W fonctionnant à pleine puissance consomme environ 42 A sur un banc de batteries de 48 V, mais environ 167 A sur un banc de batteries de 12 V.

Ce deuxième chiffre explique pourquoi les grands systèmes passent à 48 V. Un courant continu de 167 A nécessite en effet des câbles très épais, des fusibles de grande section et un raccordement minutieux.

Pourquoi il est important de bien comprendre les caractéristiques électriques lors du choix d'un équipement

Bien choisir ces appareils, c'est préserver votre budget et votre sécurité. Avant tout achat, suivez les étapes suivantes :

1. Indiquez vos charges en watts et estimez la consommation quotidienne en wattheures.

2. Notez que les appareils présentant la charge de démarrage la plus élevée: les pompes de puits, les compresseurs et les outils électriques consomment plusieurs fois leur puissance nominale au démarrage.

3. Choisissez la tension de votre système. En gros : pour une puissance inférieure à 1 500 W, utilisez du 12 V ; pour une puissance comprise entre 1 500 et 3 000 W, utilisez du 24 V ; pour une puissance supérieure à 3 000 W, utilisez du 48 V.

4. Convertir les watts en ampères à cette tension pour dimensionner les câbles, les fusibles et les barres omnibus.

5. Déterminez la capacité du parc de batteries en wattheures, puis vérifiez le courant de décharge continu maximal autorisé par le BMS.

6. Vérifiez la tension photovoltaïque maximale du régulateur par rapport à la tension en circuit ouvert de votre installation par temps froid.

Si vous ignorez l'étape n° 4, vous risquez de vous retrouver avec un onduleur qui se déclenche sous charge ou un câble qui chauffe. Si vous ignorez l'étape n° 6, une froide matinée de janvier peut faire grimper la tension du générateur solaire au-delà de la limite du régulateur.

Autre élément à prendre en compte dans vos calculs : la capacité utile n'est pas la même chose que la capacité nominale. Les batteries au plomb sont généralement dimensionnées pour que vous ne préleviez pas plus de la moitié de leur capacité nominale en ampères-heures, tandis que les batteries LiFePO₄ supportent des cycles de décharge beaucoup plus profonds. Une batterie au plomb de 100 Ah et une batterie au lithium de 100 Ah affichent la même capacité nominale, mais ne fournissent pas la même capacité utile en wattheures.

Conclusion

Les ampères, les volts, les watts et les ohms décrivent quatre propriétés différentes d'un même circuit : le courant, la tension, la puissance et la résistance. La loi d’Ohm et la formule de la puissance les relient entre elles, et presque toutes les décisions de dimensionnement dans une installation solaire ou hors réseau découlent de la réorganisation de ces deux équations. Maîtrisez la conversion des watts en ampères à la tension de votre système, et le choix des composants ne sera plus une question de devinettes. Si vous ne savez pas par où commencer, dressez d’abord la liste de vos charges en watts ; tout le reste découle de ce chiffre.

Foire aux questions

Quelle est la différence entre les ampères, les volts et les watts ? 

Les volts mesurent la tension électrique, les ampères mesurent l'intensité du courant et les watts mesurent la puissance. Watts = volts × ampères.

Que mesure un ohm ? 

L'ohm est l'unité de mesure de la résistance, c'est-à-dire la capacité d'un matériau à s'opposer au passage du courant. Un ohm permet à un ampère de circuler lorsqu'une tension d'un volt lui est appliquée.

Est-ce l'ampère ou le volt qui est dangereux ? 

Le courant qui traverse le corps provoque des blessures, mais c'est la tension qui alimente ce courant. Il faut traiter ces deux éléments avec prudence ; aucun des deux n'est inoffensif en soi.

Comment convertir des watts en ampères ? 

Divisez les watts par les volts. Une charge de 1 200 W consomme 100 A à 12 V, 50 A à 24 V ou 25 A à 48 V.

Comment convertir des ampères-heures en wattheures ? 

Multipliez le nombre d'ampères-heures par la tension nominale de la batterie. Une batterie de 12,8 V et 100 Ah a une capacité de 1 280 Wh, soit 1,28 kWh.

Qu'est-ce que la loi d'Ohm ? 

La loi d'Ohm stipule que la tension est égale au produit du courant par la résistance (V = I × R). En réorganisant cette formule, on obtient I = V ÷ R et R = V ÷ I.

Les « watts » et les « wattheures » sont-ils la même chose ? 

Non. Les watts mesurent la puissance à un instant donné. Les wattheures mesurent l'énergie consommée sur une période donnée. Un appareil de 100 W fonctionnant pendant 5 heures consomme 500 Wh.

Pourquoi une tension plus élevée implique-t-elle un courant plus faible ? 

En effet, la puissance est déterminée par la charge. Si la puissance en watts reste constante et que la tension augmente, l'intensité doit diminuer. C'est pourquoi les systèmes à 48 V utilisent des câbles plus fins que les systèmes à 12 V de même puissance.

Quelles unités utilise-t-on pour déterminer le calibre des câbles et des disjoncteurs ? 

Ampères. L'intensité admissible des conducteurs, les valeurs nominales des fusibles et celles des disjoncteurs sont toutes des valeurs nominales de courant. La tension détermine quant à elle les exigences en matière d'isolation et de dégagement.

Quel critère est le plus important lors du choix d'un onduleur ? 

Puissance continue et puissance de pointe, ainsi que la tension d'entrée en courant continu. La puissance de pointe doit couvrir la consommation au démarrage des moteurs et des compresseurs, qui peut atteindre plusieurs fois leur puissance de fonctionnement.