M0 · Prérequis et révisions

Ce module n’enseigne rien de nouveau à qui a déjà tenu un fer à souder. Il synchronise le vocabulaire, fixe les unités et vérifie les automatismes de calcul indispensables avant d’attaquer l’électrocinétique du sinusoïdal (M1) et la sécurité (M2). Si toutes les questions du quiz final sont acquises sans hésitation, on passe au M1. Sinon, on relit, on refait les exercices, on revient.

Objectifs de fin de module

À l’issue de ce module, je suis capable de :

Citer les unités SI de tension, d’intensité, de résistance, de puissance et d’énergie, et les ordres de grandeur usuels en résidentiel.
Énoncer la loi d’Ohm et l’appliquer dans les deux sens (calcul d’intensité, de tension, de résistance).
Distinguer courant continu (DC) et courant alternatif (AC), et expliquer pourquoi la distribution publique française est en AC 50 Hz.
Calculer la puissance dissipée dans une résistance purement ohmique sous tension continue.
Utiliser un multimètre pour mesurer une tension DC, une tension AC, une intensité et une résistance, en choisissant le bon calibre.
Énoncer les trois conditions d’un risque d’électrisation (tension, intensité, durée) et donner les seuils de danger couramment cités.

Concepts clés

Concept	Définition courte	Unité SI
Tension électrique $U$	Différence de potentiel entre deux points	volt (V)
Intensité $I$	Débit de charge à travers une section	ampère (A)
Résistance $R$	Opposition d’un matériau au passage du courant	ohm ( $\Omega$ )
Puissance $P$	Énergie convertie par unité de temps	watt (W)
Énergie $E$	Puissance intégrée dans le temps	joule (J), usuellement le kWh
Fréquence $f$	Nombre de cycles par seconde d’un signal AC	hertz (Hz)
Période $T$	Durée d’un cycle, $T = 1/f$	seconde (s)
Valeur efficace $U_\text{eff}$	Valeur DC qui dissiperait la même puissance qu’un AC donné	V
Conducteur	Matériau qui laisse passer le courant (Cu, Al)	—
Isolant	Matériau qui s’oppose au passage (PVC, PE, air sec)	—
Court-circuit	Liaison franche à très faible résistance entre deux potentiels différents	—
Surcharge	Intensité durablement supérieure au calibre du circuit, sans court-circuit	—
Contact direct	Toucher une pièce normalement sous tension	—
Contact indirect	Toucher une masse mise accidentellement sous tension par défaut d’isolement	—

Exigences NF C 15-100 mobilisées

Aucune section spécifique à ce module : c’est un module de bagage amont. La norme sera mobilisée à partir du M2 (sécurité), puis massivement à partir du M5 (protections) et du M9 (chapitre 771, locaux d’habitation).

À retenir cependant : la NF C 15-100 ne définit pas les grandeurs électriques, elle s’appuie sur le système international d’unités (SI). Tout chiffre du programme sera exprimé dans ces unités.

Cours

1. Les six grandeurs à fixer une fois pour toutes

Tension, intensité, résistance

La métaphore hydraulique reste utile pour démarrer, à condition d’en sortir vite :

La tension $U$ ressemble à la pression entre deux points d’un circuit hydraulique. Elle est mesurée entre deux points, jamais en un seul.
L’intensité $I$ ressemble au débit d’eau qui traverse une section du tuyau. Elle se mesure dans un conducteur, en série.
La résistance $R$ ressemble à un étranglement du tuyau qui freine le débit pour une pression donnée.

Ces trois grandeurs sont liées par la loi d’Ohm, valable pour un dipôle résistif pur en régime continu (et étendue plus tard à l’impédance en AC) :

U = R \cdot I

Conséquences immédiates :

À résistance constante, doubler la tension double l’intensité.
Pour faire passer une intensité $I$ donnée dans une résistance $R$ , il faut imposer une tension $U = R \cdot I$ aux bornes.
Si $R$ tend vers zéro (court-circuit) à $U$ imposé, $I$ tend vers l’infini — d’où le besoin de protections (cf. M5).

Puissance et énergie

La puissance électrique instantanée vaut, pour un dipôle quelconque :

P = U \cdot I

Pour un dipôle résistif pur en continu, en combinant avec la loi d’Ohm :

P = R \cdot I^2 = \frac{U^2}{R}

L’énergie consommée sur une durée $t$ est l’intégrale de la puissance dans le temps. Pour une puissance constante :

E = P \cdot t

Unité SI : le joule. Le kilowattheure (kWh) est l’unité commerciale de l’énergie facturée :

1 \text{ kWh} = 1000 \text{ W} \times 3600 \text{ s} = 3{,}6 \times 10^6 \text{ J}

Ordres de grandeur résidentiels à mémoriser

Grandeur	Ordre de grandeur typique
Tension réseau France (phase-neutre)	$230 \text{ V}$ efficaces, 50 Hz
Tension réseau France (phase-phase)	$400 \text{ V}$ efficaces, 50 Hz
Intensité d’une prise 16 A	$16 \text{ A}$ maxi (3,7 kVA sous 230 V)
Intensité d’une plaque de cuisson	typiquement 20 à 32 A
Puissance d’un éclairage LED de salon	10 à 30 W
Puissance d’un sèche-cheveux	1500 à 2200 W
Puissance d’un four électrique	2000 à 3500 W
Puissance souscrite courante (mono)	6, 9 ou 12 kVA
Seuil de danger pour le cœur (50 Hz, traversée corps)	$\geq 30 \text{ mA}$ pendant $\geq 0{,}5$ s

2. Courant continu (DC) vs courant alternatif (AC)

Un courant continu circule toujours dans le même sens, à intensité sensiblement constante : c’est ce que fournit une pile, une batterie, ou la sortie d’un panneau photovoltaïque côté DC.

Un courant alternatif sinusoïdal change de sens périodiquement. En France, la fréquence est de 50 Hz, soit 50 cycles complets par seconde. Sa forme dans le temps s’écrit :

u(t) = U_\text{max} \cdot \sin(2 \pi f \cdot t + \varphi)

avec $f = 50 \text{ Hz}$ et $\varphi$ un déphasage initial.

Valeur efficace : la traduction utile

Donner $U_\text{max}$ ne dit pas quelle puissance le signal peut dissiper. On définit la valeur efficace (RMS, root mean square) comme la valeur de tension continue qui dissiperait la même puissance dans la même résistance :

U_\text{eff} = \frac{U_\text{max}}{\sqrt{2}}

Pour le réseau français, $U_\text{eff} = 230 \text{ V}$ , donc $U_\text{max} \approx 325 \text{ V}$ .

Toute valeur de tension AC citée par défaut dans ce programme est la valeur efficace. Quand on dit « 230 V » sans préciser, c’est 230 V efficaces.

Pourquoi de l’AC sur le réseau ?

Trois raisons historiques et techniques :

La transformation de tension (élever pour transporter, abaisser pour distribuer) est triviale en AC avec un transformateur, alors qu’elle est complexe en DC.
La coupure d’un courant alternatif est plus facile : le courant passe par zéro 100 fois par seconde (à 50 Hz), ce qui aide l’extinction de l’arc dans un disjoncteur.
La production par alternateurs (turbines hydrauliques, vapeur, éolien) génère naturellement de l’AC.

Conséquence : tout le réseau de distribution publique est en AC triphasé. La plupart des équipements modernes (LED, électronique, photovoltaïque, charge VE) repassent en interne par du DC via un redresseur ou un onduleur — mais le réseau livré au tableau du logement est, lui, toujours en AC.

3. Mesurer : multimètre et choix du calibre

Le multimètre est l’outil quotidien. Trois fonctions à maîtriser dès M0 :

Voltmètre : mesure une tension entre deux points, en plaçant les pointes de touche en parallèle du dipôle à mesurer.
Ampèremètre : mesure une intensité, en plaçant l’appareil en série dans le circuit. Jamais en parallèle d’une source de tension : la résistance interne du calibre A est très faible, on crée un court-circuit qui détruit le calibre (ou la source).
Ohmmètre : mesure une résistance, sur un circuit hors tension et isolé (sinon on injecte un courant dans une source vive, et la mesure est fausse, voire l’appareil endommagé).

Choix du calibre, en règle générale :

Sélectionner d’abord la grandeur (V DC, V AC, A, $\Omega$ ).
Choisir un calibre supérieur à la valeur attendue.
Affiner en descendant de calibre si l’affichage est trop imprécis.
Sur un multimètre auto-range, vérifier que le mode est cohérent (DC vs AC, mA vs A — souvent une borne différente sur l’appareil).

4. Pourquoi l’électricité tue : trois facteurs

Le risque mortel d’une électrisation dépend de la combinaison de trois facteurs :

La tension appliquée au corps : c’est elle qui, via la résistance du corps humain, fixe l’intensité qui traverse.
L’intensité réellement traversée : c’est elle qui agit sur le cœur, les muscles respiratoires et provoque les brûlures internes.
La durée de passage : un courant donné est d’autant plus dangereux qu’il dure.

Seuils communément cités pour un courant alternatif 50 Hz traversant un corps adulte de la main à l’autre main ou main-pied :

Intensité	Effet typique
0,5 à 1 mA	Seuil de perception (picotement).
5 à 10 mA	Contraction musculaire, lâcher difficile.
25 mA	Tétanisation des muscles respiratoires possible.
30 mA pendant ≥ 0,5 s	Fibrillation ventriculaire probable. Seuil de protection des différentiels 30 mA.
≥ 100 mA	Fibrillation quasi certaine, brûlures internes.

La résistance du corps humain n’est pas une constante : sec en contact ponctuel, on est à plusieurs k $\Omega$ ; mains humides en contact franc avec une grande surface, on peut descendre à 500 $\Omega$ voire moins. Sous 230 V, cela donne :

I = \frac{U}{R} = \frac{230}{500} = 0{,}46 \text{ A} = 460 \text{ mA}

soit largement au-dessus du seuil de fibrillation. Le réseau domestique français peut tuer, et tue chaque année : c’est ce que viendra structurer le M2.

Vidéos sélectionnées

Toutes en français, durées vérifiées à l’indexation (mai 2026). Si un lien casse, l’identifier par son titre et la chaîne suffit pour le retrouver.

Source	Sujet couvert	Durée
FUN-MOOC — « Vivre en intelligence avec l’électricité » (CentraleSupélec), semaine 1	Grandeurs électriques de base, AC vs DC, ordres de grandeur	~45 min
Sila Elec — « Loi d’Ohm expliquée simplement »	Loi d’Ohm, exemples chiffrés résidentiels	~12 min
Stéphane Maurel — « Bien utiliser son multimètre »	Calibres, branchement en série/parallèle, pièges classiques	~20 min
INRS — « Le risque électrique » (vidéo institutionnelle)	Mécanismes de l’électrisation, seuils de danger	~10 min

Méthode de visionnage : prendre des notes à la main ; toute formule entendue doit être recopiée et vérifiée par un calcul de tête sur un cas du tableau « ordres de grandeur » ci-dessus.

Étude de cas — manoir

Livrable attendu : un tableau récapitulatif des équipements électriques connus du manoir avant réfection, avec, pour chacun :

Nom et localisation (pièce / zone).
Tension d’alimentation (probable : 230 V AC).
Puissance estimée (W ou kVA).
Intensité absorbée correspondante, calculée par $I = P / U$ (en supposant le facteur de puissance proche de 1 pour un premier ordre de grandeur — affinement en M1).
Section de câble actuelle si visible (sinon « inconnue, à diagnostiquer »).

Cible : au moins 15 équipements. Ce tableau servira de point zéro auquel on comparera, au fil des modules, l’installation à construire.

Format conseillé : un fichier dossier-manoir/M0-inventaire.md versionné dans le repo, qu’on enrichira au fil de l’eau.

Travaux pratiques sur le banc d’essai

Lire la valeur d’une résistance au code couleur, puis la mesurer à l’ohmmètre. Comparer aux valeurs théorique et tolérance annoncée (±5 % pour une bague dorée, ±10 % pour une bague argentée). Écart inférieur à la tolérance : OK.
Mesurer la tension à vide de la pile 9 V au voltmètre en mode DC. Noter la valeur : une pile neuve donne typiquement 9,2 à 9,6 V.
Câbler la résistance aux bornes de la pile par les fils à pinces. Avant de connecter, calculer l’intensité attendue : $I = U / R$ , exemple : $9 / 220 \approx 41 \text{ mA}$ . Vérifier que c’est compatible avec la puissance dissipable de la résistance : $P = R \cdot I^2 \approx 0{,}37 \text{ W}$ — une résistance de 1/4 W est insuffisante, prendre du 1/2 W ou changer pour 470 $\Omega$ .
Mesurer l’intensité réelle à l’ampèremètre, inséré en série dans la maille (débrancher un côté de la résistance, intercaler l’ampèremètre). Comparer à la valeur calculée. Tout écart > 10 % doit être expliqué (résistance interne de la pile sous charge, tolérance de la résistance, calibre choisi).
Mesurer la chute de tension aux bornes de la résistance pendant qu’elle est alimentée. Vérifier que le produit $U_\text{mesuré} \times I_\text{mesuré}$ vaut bien la puissance $R \cdot I^2$ calculée.
Consigner les valeurs dans un journal de TP (cahier ou dossier-manoir/journal-tp.md). Ce journal s’enrichit à chaque module : il sera lu lors de la préparation à l’EP3 du CAP MELEC.

Quiz de validation

Seuil : 80 % pour passer au M1. En cas d’échec, relire la section correspondante avant de retenter.

Fiche de synthèse

Une fiche imprimable A4 recto, à glisser dans la pochette de TP :

FORMATION ÉLECTRICITÉ — M0 — Fiche de synthèse
================================================

GRANDEURS & UNITÉS
  U  Tension              volt   V
  I  Intensité            ampère A
  R  Résistance           ohm    Ω
  P  Puissance            watt   W
  E  Énergie              joule  J  (1 kWh = 3,6 · 10⁶ J)
  f  Fréquence            hertz  Hz (réseau FR : 50 Hz)

LOIS DE BASE
  Loi d’Ohm  : U = R · I
  Puissance  : P = U · I     (général)
               P = R · I²    (résistif pur)
               P = U² / R    (résistif pur)
  Énergie    : E = P · t

AC RÉSEAU FRANCE
  Phase – Neutre : 230 V efficaces
  Phase – Phase  : 400 V efficaces (triphasé)
  Valeur crête   : U_max = U_eff · √2  ≈ 325 V (mono)
  Fréquence      : 50 Hz, période 20 ms

MULTIMÈTRE — RÈGLES D’OR
  Voltmètre : en parallèle, mode V (DC ou AC selon source)
  Ampèremètre : en SÉRIE, mode A — JAMAIS en parallèle d’une source
  Ohmmètre : circuit HORS TENSION et isolé
  Choisir un calibre > valeur attendue, puis affiner

DANGER ÉLECTRIQUE (50 Hz, traversée corps)
  0,5 mA     perception
   10 mA     lâcher difficile
   25 mA     paralysie respiratoire possible
   30 mA · 0,5 s   fibrillation probable  ← seuil DDR 30 mA
  100 mA     fibrillation quasi certaine

CE QU’ON NE FAIT JAMAIS (à ce stade)
  - Pas de mesure sur installation domestique sans M2 + EPI
  - Pas d’ohmmètre sur circuit vif
  - Pas d’ampèremètre branché en parallèle
  - Pas de manipulation sous tension hors banc isolé

À imprimer en deux exemplaires : un dans le classeur de cours, un dans la mallette du banc d’essai.