Le principe de fonctionnement d'une pile ou batterie fait intervenir une réaction d'oxydation (correspondant à une perte d'électrons) et une autre simultanée de réduction (correspondant à un gain d'électrons), avec réversibilité du processus (recharge). Ces échanges s'effectuent par l'intermédiaire d'un électrolyte qui transporte les ions du circuit producteur (batterie avec ses deux électrodes et son électrolyte), tandis que les électrons circulent dans le circuit consommateur (le récepteur: moteur, éclairage..). Les batteries au plomb - qui remontent à l'invention de Gaston Planté, soit il y a près de 150 ans - n'ont pas encore du plomb dans l'aile ! ceci en raison d'un prix de revient relativement raisonnable, et de leur capacité à délivrer de très fortes intensités lors du lancement du moteur. Les batteries au nickel- cadmium ont amélioré le rapport poids énergie. mais n'atteignent pas les 1.5 volts par élément, ni ne supportent pas trop les fortes décharges, surtout prolongées. En 1988 sont apparues les batteries au Nickel-métal hydrure (Ni-MH) que nous utilisons actuellement couramment à la maison. Depuis 1991, les accumulateurs dits "au Lithium" (Li-ion), dont l'électrolyte est organique, anhydre lithium-ion, permettent actuelllement un meilleur stockage d'électricité sous un volume et un poids moindres, tout en permettant un débit important (puissance). Mais elle peut surchauffer et exploser !  Les deux catégories, Ni-MH et Lithium font appel à des métaux des terres dites rares - métaux qui généralement se terminent en ium et dont les noms vous seront épargnés. La Chine détient pour le moment les plus importantes réserves de ces métaux chers, utilisés dans batteries, écrans plats (pour certaines couleurs), aimants (voiture électrique), tubes fluo, additifs carburants, pots catalytiques etc. (*) Electrolyte: peut être sous forme liquide (dans un bac, batterie classique :automobile), gélatineux, imbibé dans une matière spongieuse (piles; batteries rechargeables), ou même solide (la voiture Bolloré électrique). L'électrolyte permet la circulation des ions entre les électrodes. C'est un liquide eau + acide dans une batterie d'automobile, comme dans la première pile de Volta au charbon et zinc.
(*) ion : c'est un atome - constitué d'un noyau et d'électrons qui gravitent autour - qui n'est plus équilibré du point de vue électrique car il a perdu un ou plusieurs atomes. Il est donc "en état de manque" et saisit toute occasion pour récupérer ses électrons perdus (et il y a forcément des électrons libres dans son environnement, "arrachés" d'un atome comme cela lui est arrivé. Il peut aussi en arracher à autre atome complet, qui serait un peu faiblard (ou distrait.. humour).
(*)Lithium. Métal mou et léger d'origine volcanique comme tous les métaux et au fort potentiel électrochimique. Blanc et alcalin, trois fois plus léger que l'aluminium. Fond vers les 160 °. Il exige un traitement et un conditionnement complexe et délicat.  Concentré dans les saumures du fond des lacs salés - les "salars" - du "triangle du lithium", à la limite du Chili, Bolivie et Argentine. On récupère ensuite le lithium dans la saumure par évaporation (Chili). La Chine en produit aussi (13 %). Le Chili est le premier producteur mondial (40 %) mais la Bolivie détiendrait la moitié des réserves mondiales; toutefois, l'extraction y est plus coûteuse en raison de la présence de sulfates et de magnésium. L'Altiplano Bolivien (haut plateau) est à plus de 4000 mètres d'altitude et son désert de sel couvre plus de 10.000 km carrés. La croûte de sel est épaisse de 5 à dix centimètres et la saumure de cinq mètres. Le salar est inondé à la saison des pluies de janvier à mars. Un autre aspect est celui de l'impact écologique si l'on massacre tout ce paysage en risquant d'introduire un désordre dans l'équilibre fragile, le pompage de la saumure risquant de modifier les nappes phréatiques.
Batterie du roaster Tesla Motor : les électrodes sont à base de poudre de carbone qui assure une bonne conductivité tout en offrant un maillage nanométrique susceptible d'être pénétré par les atomes de lithium. Un liant assure la solidité mécanique. Une électrode est "dopée" au Lithium et à la poudre de graphite, tandis que l'autre contient du phosphate de fer (FePO4) ; le tout est de taille nanoscopique, dans un maillage qui doit permettre une accessibilité et une répartition des différents éléments au sein de toute la matière de chaque électrode. C'est un vrai défit de la science technologique. Au cours de la décharge, l'électrode "dopée" voit ses atomes de lithium perdre des électrons e- pour devenir des ions Li+ ; ces ions sont attirés vers l'autre électrode et traversent l'électrolyte, tandis que les électrons "libres" e-  passent au travers du moteur, lampes ou autre circuit consommateur qui peuvent être connectés entre les deux électrodes ; la seconde électrode reçoit donc les ions Li+ par la voie de l'électrolyte, plus les électrons qui lui parviennent après avoir traversé le circuit consommateur. Les éléments chimiquement fusionnés produisent LiFePO 4 , tandis que la première, distributrice de Li, se réduit au carbone C6. La recharge inversera cet état final déchargé et fera repasser le lithium dans la première électrode. Les ions et les électrons reprendront le chemin inverse. Depuis les premières piles, les technologies successives reprennent le même principe des ions et des électrons. Par exemple avec le plomb des batteries de voitures, les électrodes étaient sulfatées (PbSO4) au lieu de phosphatées. Ces deux composés ont beaucoup d'oxygène. Texte et schéma "hibis" adaptés d'après l'article de la revue "La recherche" de novembre 2009, no 435.

L'accumulateur Li-ion délivre unitairement 3,6 volts contre 1,2 volts pour les actuelles Ni-MHh. Un japonais travaille sur une batterie Lithium qui quadruplerait son actuelle capacité, en améliorant la "spongiosité" des électrodes (augmentation de la quantité de matière utile (réactive), ce qui a toujours été recherché, y compris avec le plomb. La technologie des nanoparticules a fait évoluer la recherche et bien des laboratoires planchent sur cette ouverture technologique, étudiant et testant les nouvelles réactions électrochimiques se produisant à l'échelle nanométrique. Des composés qui ne présentaient jusqu'alors aucun intérêt deviennent "possibles".  

Dans l'industrie automobile, la concurrence sera féroce si l'électrique démarre vite, ce que qui est fortement probable avec le soutien d'aides gouvernementales, mais les batteries lithium sont encore très coûteuses et lourdes
La concurrence des premières voitures à piles fonctionnant à l'hydrogène se profile avec un plein en quelques minutes et une autonomie de 700 km pour certaines.

Le boum de 2020 s'applique cependant aux hybrides "50 km en électrique, urbain et péri-urbain" et le tout électrique pour l'ensemble des constructeurs ! Qui gagnera ?   Les métaux rares posent un vrai problème. Ce nouveau marché intensifiera toutefois les recherches pour les remplacer. Du cobalt (Co) est également utilisé dans les batteries au lithium et le moteur électrique de la Toyota Prius utilise du neodymium, un métal ultra rare, exclusivité de la Chine. Il est également apprécié aussi par l'industrie pharmaceutique (préparation de médicaments) et par les militaires (génère du tritium, gaz radioactif utilisé dans les têtes thermonucléaires). Le métal usagé serait facilement recyclable.

Piles à combustible (hydrogène) Evolution : Alstom produit une train fonctionnant à l'hydrogène !! (vendu à l'Allemagne). A l'inverse, et c'est assez déroutant, une version miniaturisée serait en cours de fabrication. Objectif, les faibles puissances !!  seraient ainsi concernés, les portables et petits appareils électroniques divers qui nous lâchent à tout instant. En attendant, il y a déjà un vélo à hydrogène !

Exemple de réalisation pratique d'une batterie. Ici celle d'une perceuse visseuse.
Une des 12 batteries élémentaires a été ouverte : on aperçoit plusieurs bandes enroulées ensemble et logées dans le tube métallique que l'on connaît bien, avec son pôle plus central et son pôle moins, le fond plat. Les deux pôles plus et moins sont chacun constitués d'une bande métallique,isolées entre elles par une sorte de feutrine imbibées d'électrolyte. les bandes sont perforées, genre râpe fine, mais sans les aspérités, afin d'augmenter la quantité de matière active dont elles sont recouvertes (en noir ici). On a donc le schéma, électrode positive, électrolyte et électrode négative.

Pour "sortir" les pôles plus et moins, on ne soude pas un fil en bout de chaque bande métallique, mais on décale l'enroulement de la bande métal plus par rapport à labande métal moins, de sorte qu'en haut (première photo) seul le bord del'enroulement plus dépasse, alors qu'en dessous, c'est celui du moins. On soude ensuite une flasque perforée tout au long du bord d'unenroulement. Ci-contre, pour la bande positive dépassant en haut (lamême chose pour le dessous, négatif).

Ci-contre, la voiture en location produite par Bolloré, La bluecar déclinée en bluecub à la location. La firme produit aussi la bluesummer, une évocation de la sympathique Citroën Mehari.

Le MONSTRE: le nouveau SUV Tesla modèle X, de 5m par 2m (longueur, largeur), 2500 kg, 469 CV, batterie de 100 kWh, 2 moteurs électriques (un par essieu), couple incroyable, 0 à 1OO km/h en 3 secondes !! 500 km d'autonomie(??), recharge gratuite du réseau routier Tesla. Bardé d'électronique, capteurs etc, conduite quasi auto; porte conducteur à ouverture auto, portes arrière s'ouvrant vers le haut, finesse dans l'air, etc. etc.

UN PROBLEME DE BATTERIE, mais pas seulement ! Prenons le cas de notre bonne vieille batterie au plomb de 12 volts et 40/60 Ah (Ampères/heure). elle ne débite très fortement qu'au lancement du moteur, ce qui ne peut être maintenu longtemps. La notation 60 Ah signifie qu'elle peut délivrer, pendant une heure, 60 ampères * 12 volts = 720 watts, soit 0,72 kW. En dehors du démarrage, elle ne sert plus, mais si on l'utilisait en moteur électrique, elle n'entraînerait guère la voiture au pas que pour quelques dizaines de mètres au plus. L'idée n'est pas stupide, et même parfois rappelée: en cas d'urgence ça peut sauver la vie (ex, moteur calé au milieu d'un passage à niveau !). Ce principe modernisé a même été exploité par l'accessoiriste "Valéo", qui a breveté le système "start and stop", basé à l'origine sur l'entraînement/démarrage simultané de la voiture avec un alternateur/démarreur.

Changement d'échelle. A volume et poids comparables, La batterie NiMH (nickel-hydrure métallique) possède une capacité considérablement accrue. Elle équipe donc les voitures hybrides et tout électriques. Avec la batterie lithium-ion, plus performante encore. Pour disposer d'une énergie suffisante, au regard de notre batterie au plomb, on a compris qu'il fallait "du lourd". On a donc considérablement augmenté la voltage, par exemple, 274 volts continu puis dernièrement (2016) 650 volts alternatif pour la Toyota Prius, avec des puissances électriques respectives de 33 kW et 60 kW. Et on a aussi ajouté du poids, 200, 250 kilos ?

En version rechargeable, la nouvelle Toyota 2016, dont on ne sait pas encore si la batterie sera de technologie Ni-MH ou litium, assumerait ses 23 km, avec (seulement?) 4,4 kWh. Cette importante information est toutefois très évasive : quelles sont les copnditions du test? vitesse, charge?. En roulage réel ou sur le fameux banc-moteur d'atelier qui permet aux constructeurs de trouver une consommation de 4 litres aux cent "en usage mixte" ? autres questions décisisives pour l'électrique, quelle incidence avec la ventilation, la radio, le GPS, les vitres électriques, les essuie-glaces, l'éclairage (feux de position et phares), et surtout le chauffage ! qui est électrique !!, ou la climatisation (électrique aussi). Personne à bord, donc pas de bagages ?? ça simplifie.
Là, notre bon vieux moteur thermique excelle, surtout pour le chauffage, gratuit car la dynamo alliée au moteur thermique a un meilleur rendement que la batterie à recharger.
Toujours à charge, une étude démontre que le rendement global de l'électrique n'est pas si percutant que l'on croit, ensemble batterie, moteur, gestion électronique, recharge etc, je pensais autour de 85 %, pour les moteurs électriques, mais on en serait loin, assez proche du thermique. Cela à différents niveaux, dont les moteurs au démarrage, et même stabilisés, l'électronique de puissance (alimentation des moteurs), la recharge de la batterie. Pas de quoi véritablement inquiéter car l'électrique a d'autres atouts. C'est seulement pour tempérer l'euphorie héréditaire des constructeurs. Pour le carburant, leurs estimations sont déjà très douteuses, ainsi que chacun le constate à ses dépends. Ils n'hésitent pas à annoncer 5/6 litres aux cent pour une lexus de 250 chevaux.. Y a pas de gêne à ça. Ma Qasqai 2 litres essence 140 CV, consomme en moyenne un petit 9 litres aux cent avec des parcours essentiellement routiers sinon auto-routiers, (ne sert que très peu en ville) à une vitesse souvent inférieure aux 130. Pour être honnête, c'est une automatique à variateur (CVT), possibilité 4*4 (non engagé), ce qui doit elèver un peu la consommation. En (petite) ville, c'est au moins 12 litres en y allant doucement, autrement c'est 15 et au-delà si "on conduit un peu sport". La boite auto doit pénaliser davantage en ville. La consommation instantanée lue à l'écran est bloquée à 15 litres pour ne pas faire peur. Un ami et moi-même avons constaté que le calcul de consommation de l'ordinateur de bord était lui assez optimiste, en deça de 10% de la valeur trouvée en comparant pompe et kilométrage.

- RECHARGE. Prenons l'exemple théorique d'une batterie lithium 274 volts de 100 Ah de capacité. Déchargée en une heure, elle délivrerait une énergie de 274 volts * 100 ampères = 27.400 watts/heure, soit 27,4 kWh.
Recharge complète: au tarif bleu nuit 2016, 6/9 kw souscrits, (sans l'abonnement !) ce sera de 27,4 kWh à 0,12 Euros (2018). Cela donne 3,29 euros, disons 3,5 euros avec les pertes, car il faut fournir plus d'énergie que l'on en stocke, sans être trop sévère, car je crois que le rendement de la charge est encore plus pénalisant que cela. C'est effectivement très bon marché en apparence et pour peu de temps car l'Etat ne tardera pas à taxer !!  
Nous allons tenter de voir ce que l'on peut en faire. Jusque là, sauf tarif spécial d'EDF qui me serait inconnu, ce calcul n'est pas contestable. La réalité est qu'en France, tout est dissimulé et faussé ! EDF et AREVA coûtent indirectement bien plus cher qu'on ne l'avoue, avec l'enfouissement, énorme affaire, les revers de l'EPR, que l'on continue à promouvoir, le démantellement d'un réacteur (des milliards, mais sur 30/40 ans..). Le coût réel est dans nos impôts. Nous avons vu qu'avec 4,4 kWh, la Toyota Prius "devrait" parcourir 23 km. Gardons à l'esprit la voiture à moteur themique, l'exemple du début, de 65 chevaux, équivalent à environ 48 kilowatts., car chacun sait en gros ce qu'elle consomme en ville et sur route (essence et diesel).
- Que peut-on donc faire avec 27,4 kWh et 3 € de charge ?  Un modeste petit moteur thermique possède une puissance de 65 chevaux, équivalent à environ 48 kilowatts (kW). 65 chevaux permettent à une petite voiture récente de rouler au moins à 150 km/h et d'accélérer convenablement sa masse de 800 à 1.000 kg à vide + occupants et bagages). C'est sans doute trop pour une petite urbaine et j'imagine qu'il faudra bien moins pour rouler à 50/70 km/h maxi pendant une heure. La Toyota prétend en faire moins de la moitié avec seulement 4,4 kWh ! problème ! Conditions : A cette vitesse "urbaine", compte tenu des atouts de l'électrique, et malgrè la surconsommation en roulage urbain, on suppose que la moitié de cette puissance suffirait, soit 24 kW. Coût : 2,9 € environ. Pour une heure et 50/70 km. On est loin "d'un plein" à 2/3 euros pour deux cents kms, à deux ou plus avec bagages, chauffage ou clim et tout le reste. D'autant que le vrai coût de la recharge - tarif et rendement - n'est pas résolu. 2016. LE VERDICT est sans appel, La voiture électrique reste petite, lourde en batteries mais légère en construction/finition/équipements comparée à une belle berline moyenne gamme. La comparaison ne me paraît donc pas très équitable.
Le problème de la recharge en route normalisé n'est pas résolu non plus. Elles vont ien moins loin que les promesses de catalogues dès que si l'on tire un peu dessus, que l'on va vite, se chaufffe ou se refroidit. Ce qui n'empêche pas les heureux propriétaires de croire à leur plein de 200 km à 2/3 euros, sans aucune vérif !! Ils bénéficient d'aides importantes à l'achat, et même des pleins gratuits, le tout sur nos impôts.

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Test effectué par un journaliste avec la Nissan Leaf, 250 km d'autonomie. Le vendeur tient à préciser, "dans l'absolu". Notre esseyeur projette un trajet de 210 km avec sa famille. Prise de contact, la voiture n'affiche que 195 km d'autonomie !parisienne récupérer femme, enfants et bagages. Dès qu'il accélère un peu, l'autonomie affichée plonge ! 180, 140, 120 km !! il finit en roulant comme un escargot, en appuyant sue un bouton de roulage "économique". Il comprend qu'il n'atteindra jamais sa destination. Le point de recharge recherché est fermé; c'est l'hôtel, et recharge avec une rallonge passée par la fenêtre. Au retour, nouvelle recharge à IKEA, mais plus loin nouveau problème de batterie, 2 heures d'attente pour retrouver un petit 40 km supplémentaire. Insuffisant. Il coupe tout ce qui consomme et finit avec 4 km de réserve! content pour l'agréement de conduite, mais plus prudent à l'avenir. Bon pour les trajets urbains, conclue-t-il.
J'en profite pour revenir sur le monstre Tesla, 470 cv (350 kw), 500 km, 7 personnes et bagages (leur pub), batterie de 100 kWh !! Si cette voiture, avec ses 2500 kg à vide, tous ses équipements électriques et électroniques, consomme seulement la moitié de sa puissance, ou même moins, soit arrondi à 150 kW, elle roulera pendant 100 kWh/150kW = 0,66 heures soit 40 mn. Cherchons l'erreur.
Fin 2016. Bien plus modeste, la nouvelle Renault Zoe devrait atteindre les 300 km en "urbain et péri-urbain" avec 7 à 8 heures de charge lente. Sur une borne de recharge rapide, il suffira de 30 minutes pour récupérer 75 kilomètres d’autonomie. Soit 2 heures de charge pour 300 km en "urbain et péri-urbain". Foi de constructeur.

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PROBLEME ECOLOGIQUE. Chiffres 2015 (Wikipedia). L'électricité blanche (barrages) est propre, mais minoritaire (11%). L'éolien atteindrait 4%, le photovoltaïque ou l'hydrolique sont encore marginaux. Mais l'hydraulique marin est prometteur. Le nucléaire assure quelque 76% dela production. Les énergies fossiles (gaz, charbon, fioul, comptent pour 6% de la production (4% gaz).
Le charbon. De nombreux grands pays y ont recours en quantité, USA, Chine, Japon, mais aussi Allemagne (à 50% de fossile majorité charbon) ! pour réduire son nucléaire, on a recours au charbon. Alors que tous les accords internationaux pronent sa réduction, ou est l'erreur? Produire de l'électricité avec des énergies fossiles est un non sens écologique pour la voiture électrique, dite écologique !! (pour les villes, oui); Quand au nucléaire, on connaît bien ses vertus écologiques, avec tous ces déchets dangereux à longue vie, qui vont remplir notre sous-sol, sans évoquer le risque nucléaire direct, et ses horreurs. Après la Russie, l'épouvantable catastrophe du Japon n'a pas convaincu, parce que l'économie est au-dessus de tout. Advienne que pourra.

La traction électrique offre d'immenses avantages : silence (dangereux en ville, on parle d'un prochain bruitage obligatoire), accélérations puissantes due au fort couple à bas régime (un moteur thermique doit être assisté par une série de rapports de vitesse). Donc meilleur rendement énérgétique au démarrage. Consommation nulle à l'arrêt, vitesse de rotation élevée, recharge pendant les phases de décélération ou de descente. Les accélérations-ralentissements-freinages qui doublent presque la consommation en ville pour une voiture thermique, auront un effet réduit avec l'électrique.
Voiture "hybride": un moteur thermique recharge la batterie qui ne fonctionne seule qu'à bas régime et dans les périodes d'accélération.
La puissance des tout électriques "courantes" va d'une quarantaine de kW pour les voitures modèles courant routier, jusqu'à 120 kW pour les plus puissantes. Maximum actuel : 350 kw pour la Tesla. (pas forcément beaucoup plus grandes). Il semble y avoir un accord autour 250/350 kms d'autonomie (2019).
OUBLIONS que le meilleur rendement de la batterie est autour de 25 degrés celcius et qu'elle doit être cheuffée ou refroidie. L'équipementier Valeo produit d'ailleurs un dispositif de régulation. Une optimisation serait recherchée entre 15 et 35 degrés.
- Huyndai a doté sa Ionic électrique d'un système de refroidissement liquide, ce qui lui permet de loger dans le même espace une batterie de 38 kW contre 28 kW auparavent. Une intelligente innovation, pour un chaufage de l'habitacle l'hiver ?? (selon "Que Choisir", février 2020).

Une batterie lithium-ion peut donc auto-consommer pour se chauffer, la pire du genre étant l'ex Bolloré self service Blue Car !! Tout cela est bien occulté.
Mieux vaut éviter les stations de sports d'hiver ou les tropiques-équateur. A propos de stations d'hiver, Mercedes certifie, pour son modèle tout électrique, un trajet de montagne entre deux villes des Alpes. Vrai, si l'on coupe tout ce qui consomme du courant et en montant les côtes à 45/50 km/h. Cela avec un dispositif de recharge au ralentissement/freinage.

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1 Kilowatt = 1,34 chevaux vapeur. Simplification, réduire d'un quart le chiffre en chevaux pour avoir les kilowatts.

Note sur les unités. Le joule est la quantité de travail fournie par un watt en une seconde. Le watt est une puissance ; la durée pendant laquelle une puissance peut soutenir son effort donne la quantité d'énergie que peut délivrer "l'élément producteur", batterie ou moteur et son réservoir de carburant.

Gâchis d'électricité. Orchestrée par nos multinationales, la surconsommation d'électricité a été dénoncée depuis très longtemps par un ingénieur qui a fini tout de même par convaincre un peu : il a dénoncé en particulier la définition officielle du niveau d'éclairage en lux au mètre carré, dicté par EDF pour les locaux, qui conduit à un sur-éclairement dommageable pour la santé et les yeux. Les gens enlèvent parfois un tube sur deux (ce que j'ai déjà fait). Cet homme vertueux est à l'origine des frigo 3/4 étoiles, des allumages automatiques par secteur et de bien d'autres idées de bon sens. Il a estimé le gâchis d'électricité à plus de 20% de la consommation globale, sans être véritablement entendu des politiques. Notre propre responsabilité est engagée, car mieux vaut réduire et éliminer le gaspillage plutôt que de réclamer des centrales nucléaires supplémentaires, credo d'AREVA ou d'EDF.

Ampoules à filament en tungstèned (normales, krypton, halogènes..). Elles subissent une surtension à l'allumage. Pourquoi ? parce que, le filament étant froid, il offre bien moins de résistance au passage du  courant électrique. Une surintensité, très brève mais dommageable,  passe alors dans le filament. Si l'on doit faire des aller retour incessants et brefs entre deux pièces,  autant laisser allumé car cela préservera la durée de vie de l'ampoule. Preuve de la surtension : les ampoules "claquent" presque toujours à l'allumage.
Exemple de calcul : Prenons une ampoule de 100 watts. une formule énonce : watts = volts multipliés par ampères soit (W = V * i) que l'on peut écrire i=W/V  (ampères = watts divisés par volts) soit dans ce cas, 100 watts divisés par 230 volts (environ) = 0,435 ampères.
note; la tension s'crit U et non V dans les formules mais j'essaie d'être cohérent. - Pour l'intensité à froid on a la loi électrique, tension (voltage en volts) = résistance électrique (en ohms) multipliée par intensité (en ampères)  soit U=ri. on peut écrire i=U/r (ampères = volts divisée par ohms).  Il faut donc connaître la valeur de la résistance quand l'ampoule est froide (à vide, sur la table). Une ampoule de 100 watts fait environ 45 ohms à froid (j'ai un ohmmètre électronique). On a donc : intensité (ampères) = 230 divisé par 45 = 5, 1 ampères>; (soit plus de dix fois plus à l'allumage avant que ça chauffe. Et voilà, CQFD (ce qu'il fallait démontrer). Le chauffage du filament est quasi immédiat, mais il y a quelques millièmes de secondes de surtension.

Ampoules halogènes : un gaz circule à l'intérieur et redépose le métal vaporisé du filament. Ce phénomène ne s'établit que si la température est élevée, soit variateur à fond, au moins au début (baisser un peu après). Si vous l'utilisez toujours réduite, le filament s'usera bien plus vite et pour avoir une lumière moins blanche, autant acheter une ampoule ordinaire en gardant le lampadaire pour les moments exceptionnels. Lumière blanche et durée de vie sont de vraies valeurs. Mais attention à la consommation ; bien des lampes halogènes, à éclairage indirect, font 150 (rares), 300 ou 500 watts, c'est à dire la puissance d'un petit radiateur. Il vaut mieux une 150 ou 300 à fond qu'une 500 à moitié du variateur.
Elles sont très utiles en tant que spots, pour animer un mur, un coin, un objet, là ou les ampoules classiques ne permettant pas un tel faisceau. Ou sur pied, pour lire. Avec des vingt watts on peut lire et éclairer quelques endroits bien plus agréablement qu'avec une 100 watts centrale au plafond. Et éteindre où l'on veut ensuite, en fin de soirée par exemple.


- Lampes de type néon "tubes". Les néons - petits tubes de 80 cm pour cuisines et salles de bain, grands tubes de 120 pour baies vitrées, garages etc. - sont très intéressantes en éclairage soutenu "de fond". Ils équipent tous les bureaux, sous-sols, usines, entreprises.
Chez soi, les tubes néon sont également une solution efficace et très économique pour le séjour, la cuisine et la salle de bain.  Le tube néon est basé sur l'ionisation d'un gaz soumis à des décharges électromagnétiques (ionisation = extraction d'électrons des atomes de néon qui deviennent alors des "ions" positifs). Un éclairage néon est composé d'un tube à décharge (une électrode à chaque extrémité), enduit intérieurement d'un produit fluorescent, d'un transformateur haute tension, d'un starter, petit tube aluminium et d'un circuit antiparasite car ça émet pas mal d'ondes électromagnétiques indésirables. Un influence physiologique néfaste a été prouvée aux USA il y a quelques années (effet sur l'hyperactivité de gamins en salle de classe éclairée au néons). - Ampoules de type néon dites "à basse consommation". Sont-elles vraiment économiques ? les tests montrent souvent que les indications portées sont fausses (dans tous les domaines). Je n'ai pas fait le calcul avec le prix d'achat mais c'est peut-être un peu vrai si elles tiennent vraiment la durée et si on ne s'en sert pas comme une ampoule ordinaire en jouant un peu trop de l'interrupteur (il n'est pas bon pour les ampoules à filament d'être allumées et éteintes sans cesse, et c'est encore pire pour les lampes à gaz ionisé de type néon). Les allumages répétés augmentent la consommation de ces lampes mais surtout les usent prématurément. (auquel cas on a perdu au lieu de gagner (l'heure est à une écologie douteuse et mercantile). De plus, contrairement aux néons "grands tubes", elle peuvent demander du temps pour atteindre leur niveau d'éclairage de régime. Interdire toutes les lampes à filament et les remplacer par ces lampes à basse consommation est un non sens et un nouveau problème écologique. A moins qu'on ne laisse subsister les halogènes de petite puissance. Ou espérons d'autres sources d'éclairage "plus humaines" à venir, autres que les LED (observez ces éclairages "froids" de Noël, aux clignotements "durs" (instantanés).

Deux techniques ? Après avoir renouvelé l'une des ampoules à basse consommation, le nouveau modèle tube tortillonné s'allume instantanément et éclaire tout de suite bien, contrairement au modèle précédent ! il y a donc plusieurs modèles de fonctionnement, sans qu'on nous le dise sur la notice. Par malheur, en la dévissant, j'ai cassé le tube tortillonné qui est très très fragile (on fait de plus en plus économique là aussi..). J'ai donc été acheter - c'est déjà moins économique - un autre modèle de puissance comparable, mais avec une ampoule de verre dépoli autour, pour éviter de renouveler ma maladresse. Eh bien, ce modèle s'allume plus lentement, éclaire progressivement.  Je ne sais toujours pas comment repérer les rapides et les lentes. Sont-elles si économique qu'on le dit ?  assez curieusement, ces lampes chauffent assez fort, brûlent les mains même, alors que le tube néon classique ne fait que tiédir. Il y a donc une perte importante d'énergie par chaleur.
- Lampes de poche. tout ce que l'on pouvait dire pour les ampoules à filament n'a plus aucun intérêt depuis l'avènement des LED !

- Lampes LED. Ce sont des composants électroniques luminescents dont les possibilités ont été formidablement accrues depuis leur création. Autrefois simples voyants de chaînes HI-FI, elles sont devenues des projecteurs à la lumière très concentrées, mais surtout, par rapport aux ampoules à filament, elles consomment beaucoup moins. Ce qui est du à leur faible perte en chaleur, un autre avantage conséquent (ça ne brûle plus, écartant tout danger). Pour l'heure, il faut encore en grouper beaucoup pour constituer une ampoule courante de 60 watts, mais c'est sans aucune importance, achetez ! (15/20 euros tout de même); au-delà, et pour aujourd'hui (2014), le prix pour une puissance supérieure est prohibitif. Leur "température de couleur", très froide tendance violette du début, s'est bien améliorée, ainsi que leur angle de dispersion assez étroit. Mais on peut les mettre derrière un abat-jour/luminaire. Je ne sais pas si les chiffres en dizaines de milliers d'heures de fonctionnement seront respectés, ni surtout ce qu'il restera comme intensité d'éclairage le terme venu, car aucune courbe ne le précise; elles doivent bien perdre progressivement leur efficacité, comme tout composant électronique qui s'épuise peu à peu. -Lampes torche, frontale ou de poche. On voit des chiffres commerciaux tout à fait incroyables, qui concernent la durée des piles et non la lampe LED: 50 heures, 120 heures de fonctionnement avec deux petites piles ou batteries (je mets des batteries rechargeables). Qu'en est-il en réalité ? les fabricants honnêtes produisent un tableau d'éclairage dans la durée et l'on constate alors qu'au bout de 10 heures, une lampe vendue pour 120 heures n'éclairera plus, qu'à mi distance !!  autrement dit, au bout des 120 heures sunsistera au mieux qu'un lumignon !   de quoi trouver le trou de la serrure ou fouiller dans un sac, mais le smartphone fait bien mieux. Malfrè cela, c'est largement plus performant q'une lampe à filament et vous serez certain de pouvoir compter sur un bon éclairage au plus mauvais moment, la nuit sous la pluie par exemple, en voiture etc, juste quand les lampes ordinaires vous lâchent. Et il y en a à manivelle, plus sûres encore, même si l'on doit pas mal mouliner.

Caractéristique des lampes LED. La rapidité d'éclairage est évidente, on peut la constater avec les clignotants, c'est instantané, agressif même. La rapidité dépasse l'entendement. Une lampe LED peut s'éteindre et s'allumer au millième de  microseconde et bien moins encore. Leurs cousines, dans l'invisible, transmettent nos Gigabits d'internet et de téléphone sur fibre optique!! On connaît aussi leur pouvoir de concentration, avec les diodes laser - Guirlandes électriques. Lorsqu'il n'y a pas de transformateur (bloc noir à mettre dans la prise), chaque ampoule reçoit une fraction de la tension totale du secteur (230 volts); on dit qu'elles sont montées en série et il faut donc remplacer une ampoule grillée par une ampoule du même modèle de guirlande (exemple, modèle à 30 ampoules par ligne (fil). Il y a souvent plusieurs fils (lignes) torsadées, soit 4 fils électriques avec celui du retour à la prise). Dans ce cas, une guirlande de 90 ampoules sera constituée de trois circuits de 30 (3 chapelet de 30 ampoules).
Avec un transformateur, la tension est limitée, par exemple à 12 volts; On retrouve les deux cas cités avec le 230 v. dans ce cas, les ampoules peuvent être chacune de 12 volts (montées en parallèle) ou d'une fraction de 12 volts correspondant au nombre d'ampoules ou LED montées en série (chapelet d'ampoules). Il peut y avoir, comme précédemment, plusieurs séries en parallèle de 12 volts.

C'est l'accessoire le plus utile du marché de l'électricité. Sans elles, pas de salut, rien ne marcherait. Rien ne se rechargerait. Les appareils les plus sophistiqués en resteraient muets de surprise. Car rien d'autre n'est prévu. D'un côté, "LA" technologie du miracle, qui vous relie au monde, vous passe ses images, envoie ses messages et ses pub, vous surveille, vous rappelle que c'est l'heure de.. que le frigo est vide, que vous n'avez pas assez marché, et de l'autre côté, il y a la prise multiple. On n'en a jamais assez. Elle sont partout, même dans les maisons les mieux équipées en prises. Au pire, elles se montent l'une sur l'autre. Elles peuvent être à trois prises, et répondent alors au petit nom de "triplettes". Sur la base de ce modèle, il y en a avec deux ou quatre prises, sans que l'on parle de duette ou de quadruplette. Allez donc savoir. Mais venons au véritable sujet, la prise multiple, la vraie, avec cordon, se décline en un tel nombre de versions qu'il est bien difficile de trouver le bon modèle. Le plus souvent en bande ou rampe, elle peut être aussi carrée. A quatre, cinq prises ou plus, droites, inclinées ou croisées, elle semblent nous défier : deux à  trois trous, trois à deux trous, avec interrupteur, sans interrupteur, à quatre fois trois trous mais avec parafoudre, mais sans interrupteur. Aucune formule mathématique ne peut nous venir en aide. La loi sur les arrangements se mêle avec celle des combinaisons et d'autres choses encore. On y perd son latin.
Je suis sous le coup de l'émotion, j'ai trouvé le modèle que je recherchais. Pas exactement, mais ça ira. Je vérifie sans trop y croire mais si, c'est bien ça. Emballé, payé !  Arrivé tout content à la maison, je branche : le cordon, d'un mètre cinquante, est trop court !!  heureusement, j'en ai une qui pourra dépanner pour le moment, mais est trop longue. J'ai essayé de réduire ses serpentitudes au mieux sans grand succès. Avec des élastiques car le problème est bien connu. Le mieux serait de la glisser quelque part, mais où ?

Un apparté pour celles qui ont les deux trous en biais.. les plus vicieuses. Imaginez un coin, entre le fauteuil et le lampadaire ; on n'y voit rien parce que justement, c'est le lampadaire que l'on veut brancher pour y voir clair. On essaie d'enfoncer la fiche mâle, mais rien ne rentre, ni horizontalement, ni verticalement, ni en biais. Pourtant c'est en biais que ça se passe. Fort heureusement, il semble qu'il n'y en ait pas qui aient à la fois des trous droits et des trous en biais.
C'était vrai jusqu'à ce que je l'écrive, à croire que j'ai été entendu : Legrand vient d'en sortir une maigriotte, qui laisse voir ses formes de prises, à trois, quatre, six prises. Je l'aime bien celle là, elle est moins mastoc, taille mannequin, presque élégante. Eh bien, trois prises successives sont orientées différemment ! malgré ça, j'aurais bien pris le modèle à cinq prises, mais il n'y en avait pas. La quatre prise aurait pu me convenir, mais elle n'avait pas de fil électrique et donc pas de prise (à monter soi-même, du jamais vu). Notez que l'on peut y mettre la longueur que l'on souhaite, mais il faut acheter du fil et une prise et bricoler. Si l'on pouvait acheter à part des longueurs de fils, ce serait parfait !   Par exemple des longueurs de cinquante en cinquante centimètre, avec prise au bout.

Version classique, on compare le courant électrique à un cours d'eau. la pente ou la pression pousse l'eau. Plus la pente (ou pression) est grande, plus le débit d'eau peut devenir important.
En électricité, la tension (voltage) "pousse" le courant électrique : plus la tension est forte, plus le débit d'électricité peut augmenter. La pression peut faire sauter les digues, faire éclater un tuyau afin que l'au puisse passer. Ce n'est qu'une question de valeur à atteindre. La tension/pression (voltage) du courant électrique peut faire éclater de la même manière l'isolant d'un conducteur (la digue, le tuyau), ou faire jaillir un arc électrique dans l'air si le courant ne peut pas passer. Ce n'est qu'une question de valeur à atteindre. Pour l'éclair d'orage, des millions de volts.

La largeur, la rectitude du cours d'eau, la présence de roches, peut freiner l'eau. Un nouveau facteur intervient , la nature du cours d'eau.
En électricité, la résistance du conducteur freine le courant électrique (diamètre du fil, nature du métal, aluminium, cuivre, argent, or). Elle se mesure en Ohms. Il en découle, c'est le bon mot ! que l'électricité "coulera" mieux (intensité en Ampères), à "pente/pression" égale (voltage égal), si la résistance du cours d'eau est moins grande (le conducteur électrique est meilleur et plus gros).
Une condition fondamentale doit cependant être respectée ; l'apport d'eau (source) doit être suffisant (barrage, pluie). Si ce n'est qu'un maigre filet d'eau au départ, on ne fera rien avec malgré la pente et un lit de rivière rectiligne et lisse. C'est la même chose en électricité, si l'apport d'électricité (source) est faible, une forte tension ne permettra pas un gros débit de courant. La tension n'apporte donc pas nécessairement la puissance. Pratiquement, on peut avoir un tension forte "à vide", dès qu'on branche un appareil dessus, cette tension "en charge", s'effondre. Comme pour un petit bloc d'alimentation 12 volts trop faible pour l'appareil que l'on branche dessus. EXEMPLE TYPIQUE, le phare de voiture.   On n'allumera pas un phare de voiture de 55 Watts avec une "petite" pile de 12 volts: la pile se mettra à chauffer et sa tension s'écroulera ! sans la moindre lumière.

On résume les relations entre voltage, résistance et intensité par la formule de base en électricité, U = R * i  où la tension "U" est exprimée en volts, la résistance "R" exprimée en ohms et le débit "i" exprimé en Ampères. (* signifie "multiplier par"). On peut écrire la formule ainsi i = U / R  (intensité = tension divisée par résistance) qui montre bien que le débit (Ampères) dépend aussi, comme pour le cours d'eau, de la pente/pression et du lit du cours d'eau (résistance). Il est proportionnel à la tension et inversement proportionnel à la résistance (divisé). On peut écrire cette formule sous la forme R = U/ i (U divisé par i).
APPLICATION: une ampoule de lampe torche est alimentée par à deux piles de 1,5 volts montées "en serie", soit 3 V, qui alimentent une ampoule de 0,25 Ampère, valeur marquée sur son culot. : on a donc   R (Ohms) = 3 V (U) / 0,25 (Ampère) = 12 Ohms.

Calculs d'initiation avec une ampoules de lampes à piles. Pour les calculs, j'ai retenu les anciennes ampoules à filament, et non les LED) Une ampoule de lampe à piles est marquée "3,8 V, 0,5 A". Sa résistance dans ces conditions est donc de 3,8 volts divisé par 0,5 Ampères = 7,2 Ohms, alors que celle marquée 3,5 V et 0,3 A  fera 11,6 Ohms et consommera moins avec la même pile (exemple, une de 4,5 volts). Remarque, la résistance d'un filament augmente beaucoup avec la température et si on le mesure à  froid, on trouvera une valeur très inférieure aux valeurs données. Avec une ampoule halogène. La plus forte est de 500 watts. Sous 220 volts, elle consomme 500 divisé par 230 = 2,17 Ampères (voir plus bas la puissance, P= U.I). Sa résistance est donc de 230 divisé par 2,17 = 106 Ohms, soit près de 10 fois plus que nos précédentes petites ampoules. D'où l'intérêt de bien respecter le voltage d'un appareil bi-tension ou d'une lampe, même à piles.

Quittons notre cours d'eau en pente alimenté par des torrents, pour passer à une installation purement technique, avec pompe.
Un générateur de courant électrique est ici représenté sous la forme d'une pompe hydraulique (partie renflée à gauche du dessin). En électricité, la pompe (générateur), produit une pression de particules (charges) positives à la sortie et négatives au retour. A droite, la partie rétrécie du circuit freine davantage le courant, c'est le récepteur (appareil, outil électrique, radiateur, moteur..). Ce modèle hydraulique montre que les (gros) tuyaux (conducteurs électriques) n'oppose qu'une faible résistance au courant.
Conséquence ? le diamètre des fils électriques doivent être d'un diamètre bien adapté à la puissance du récepteur (appareil). Il existe couramment des fils de 0,75 - 1,5 - 2,5 - 4 mm de diamètre. Assurez vous en les achetant qu'ils correspondent à la bonne puissance sous peine de les voir chauffer !  il faut plus pour les cuisinières tout électrique (6 mm), protégées par un fusible de 32 ampères. Faute de quoi, les fusibles sautent, les fils chauffent, les prises brûlent !  Parce que "la source", (le voltage générateur EDF) ne faiblit pas ! on utilise le 0,75 mm que pour les lampes de faible puissance (40, 60 W chevets etc..). Le 1,5 mm est le plus courant mais li faut du 2,5 pour les prises de courant.

  Pour certains, le courant électrique pourrait être une vibration des atomes qui, tout en restant sur place, mais se bousculant sous l'effet d'un champ électrique, provoqueraient pertes puis gains de particules électriquement chargées. On aurait finalement l'impression que des charges électriques circuleraient alors qu'elles n'auraient qu'une existence éphémère que de proche en proche, comme les vagues de la mer qui, au large, ne fond que monter et descendre sans avancer, mais communiquant leur mouvement à l'eau voisine. Pour d'autres, il y a transport de charges, mais comme on ne sait pas les voir circuler ou non dans le conducteur, restons en là.

Une puissance peut être utilisée avec une tension forte et une intensité faible ou l'inverse : cela dépend du générateur (pile, batterie, alternateur) et du récepteur (lampes, moteurs).
Faible tension et forte intensité ?   c'est le cas du démarreur d'une voiture, qui débite une très forte intensité sous seulement 12 volts.
forte tension et faible intensité ?   c'est le cas des tubes néon, qui exigent une forte tension à l'allumage pour ioniser le gaz du tube. Il y a un petit boitier appelé "starter" pour cela. Après, l'ionisation se maintient d'elle-même, avec le courant le plus faible qu'on ait jamais connu pour l'éclairage.

La puissance de notre cours d'eau dépend du débit, qui est un volume (donc une masse) et une vitesse (mètres cubes par secondes).  En électricité, la puissanceest donnée par la formule P = U * i  (Volts multipliés par Ampères), où P est la puissance exprimée en Watts, U la tension exprimée en volts et i le débit exprimé en Ampères.
FER A REPASSER. quelle intensité passe dans le fer à repasser d'une puissance de 1000 watts ? on peut modifier la formule P = U * i en i = P/U (i = P divisé par U, c'est pareil) ; donc, sous 200 volts on a i = 1000/230 = 4,34 Ampères  

"resistance interne" d'un générateur. Ce point déjà abordé est particulièrement important dans la compréhension de la puissance fournie l'ampoule du feu rouge de mon vélo, une diode LED, n'éclaire plus. En mesurant les piles, je ne trouve plus que 1,42 volts à chacune à vide et 1,29 volts en fonctionnement (on dit aussi "en charge"). Pourquoi la tension chute-t-elle ? parce que les piles ont une résistance intérieure, et que celle-ci augmente avec le service (usure). Pour vérifier le bon état d'une pile (générateur), on doit la mesurer "en charge" (avec une ampoule ou une résistance adaptée).
Il y a des petits testeurs de piles dans le commerce qui permettent cela. Parler de la résistance intérieure d'un générateur revient à dire qu'il consomme en fait partiellement sa propre énergie en chauffant. On peut Imaginer un générateur théorique parfait qui n'aurait aucune résistance intérieure ; sa tension aux bornes ne baisserait pas en charge. Raccordons, à l'un de ses pôles, une résistance en série. Raccordons à l'ensemble un appareil quelconque: un courant s'établit et la résistance chauffe ! La tension utilisable par l'appareil baisse. Eh bien cette résistance, c'est celle qui est à l'intérieur de tout générateur imparfait.

 - La résistance interne d'un générateur est-elle fixe ? non, elle varie en fonction de la charge et de l'état du générateur. Pour une pile, sa résistance augmente considérablement en fin de décharge. Pour un alternateur, entraîné par un fort moteur, si on tire trop d'ampères, les fils internes chauffent de plus en plus, ce qui fait augmenter leur résistance, jusqu'àu court-circuit par brûlure des isolants ou fusion des fils électriques.
Application pratique. Quelle est la différence entre ces deux accumulateurs de 2500 ampère/heure chacun? du point de vue de la quantité d'énergie stockée, aucune. La différence sera perçue lors de la restitution de cette énergie, lorsque l'accumulateur sera fortement sollicité (débit en ampères important). En effet, la plus grosse (verte) possède une résistance intérieure bien plus faible que l'autre, standard AA. Explication : le même courant circule aussi bien dans le générateur - qui le produit (donc notre batterie) -  que dans le récepteur. En fait, les deux consomment !!  Plus la résistance interne du générateur sera faible, moins il consommera inutilement.  Ce sont des accumulateurs proches de ce type - un peu plus petits - qui équipent les outils et appareils à batterie, tels que perceuses, aspirateurs à main etc.
Voir plus haut, un exemple de remplacement de batteries et un cours pratique sur l'effet de la résistance interne.

Pour la maison et appareils, voir la page dédiée :dépannage électricité

Contacts électriques défectueux. Si les contacts sont "piqués" (surfaces abîmées, traces noirâtres ou brillantes), on peut tenter de passer un papier abrasif fin dessus (grain 400 à 600), à la brosse métallique et même une brosse à dents dure. Il y a également des sprays pour contacts électriques. On peut améliorer ainsi un mauvais contact de piles, de raccord, d'interrupteur (si on peut l'ouvrir). - Vérifier la présence du courant d'alimentation. il y a dans le commerce un testeur simple à néon, généralement vendu avec un petit tournevis - toujours utile - dont le manche translucide contient ce petit tube néon. On tient le testeur dans la main, en posant le majeur sur le sommet métallique lorsqu'il y en a, et on place la pointe sur le fil ou la cosse à tester : si il y a du courant, la lampe néon s'allume. Ce testeur permet de reconnaître le fil dit "phase" dans une prise de courant murale, et l'autre, "neutre" qui n'en n'a pas. Exercez vous en mettant la pointe dans les trous d'une prise de courant (ça ne risque rien, mais attention tout de même à ne pas toucher la tige du tournevis, qui est normalement partiellement isolée; vous verrez que le néon ne s'allume que dans un des trous !  cet ustensile permet donc de tester la présence de courant sur la douille d'une lampe défectueuse ou autre arrivée (cordon de fer à repasser etc.). Limite de certitude, cet appareil très sensible peut s'allumer pour seulement une fuite de courant faible. Dans ce cas, on peut vérifier la force du courant détecté à l'aise d'une lampe.

Testeur de présence de courant 230 v. Il est préférable d'acheter un "multimètre", autour de 250 euros 2016, mais à défaut, on vérifie à l'aide d'une ampoule !   préparer un montage avec un fil électrique souple, une douille de petite lampe de frigo ou machine à coudre et son ampoule (12/ 15 watts, 230 volts). Dénuder l'extrémité des deux conducteurs et fixer chacun d'eux sur un fil rigide ou un bâtonnet bien isolé (ruban adhésif). Une pince "crocodile "peut être vissée ou soudée sur l'un des fils ou les deux. Pour vérifier la présence de courant électrique, touchez (pincez) les deux fils de votre montage sur ceux qui sont à vérifier (lampe, moteur..); il peut y avoir un troisième fil dit "de terre" ou "neutre", souvent vert et jaune, relié au châssis ou partie métallique.

Dans tous les cas, mettre des gants en plastique et éviter de travailler sur sol humide, ou pieds nus ou sur cuir, tissus, sur carrelage même sec.

Fabriquer un testeur de continuité des fils (sur appareils débranchés uniquement); voir dépannage électricité "testeur de continuité" (continuité d'un fils électrique, un fusible, un cordon de fer à repasser débranché, une rallonge électrique, ou encore une ampoule à incandescence basse tension (halogène 12 volts, ampoules de lampe de poche).

Unité d'énergie électrique. On l'exprime normalement en Joules. Pour EDF, l'unité courante est le kilowatt/heure, soit 1000 watts pendant 1 heure. L'énergie électrique provient d'un générateur (pile, la première utilisable inventée par Volta, batterie, magnéto, dynamo, alternateur, panneaux solaires..); il y a une équivalence entre l'énergie mécanique ou chimique et l'énergie électrique qui en résulte.
Pour visualiser sa représentation, on prend généralement l'exemple du cours d'eau: l'énergie apportée par son débit se mesure en mètres cubes par seconde, multiplié par la densité de l'eau, puis le temps (nombre par secondes).Analogie: le débit (mètres cubes) correspondrait à l'intensité du courant électrique, et la densité par la tension (voltage).  Le kilowatt/heure (1.000 watts par heure), peut correspondre à un courant de 10 Ampères (intensité du courant), pendant une heure, délivré sous une tension de 100 volts. On résume cela par la formule P Watts = U (volts) * i (Ampères) * T (temps) ou le signe * signifie "multiplier".
Une autre formule fait appel à la quantité d'électricité en Ampère/heure (cas d'une batterie), soit W = q * e (écrit aussi W=q.e). "q" est le nombre d' Ampères/heure de la batterie (par exemple 2,5 pour une 2500 mAh (milli-ampères heure et "e" est le voltage en service de la batterie (un peu inférieur à la tension à vide).
Applications pratiques ; 1/ l'ampoule d'une lampe indique 230 volts et 60 watts; la formule suivante P (watts) = V (volts) * i (ampères), permet d'en déduire l'intensité de courant qui la traverse, soit i = P divisé par V = 60/230 = 0,26 ampères. Si elle reste allumée pendant 2 heures, on aura consommé 120 watts/heure soit 0,120 kilowatt/heure. La résistance de l'ampoule à chaud est de R = U/ i = 230/ 0,26 = 884,6 ohms.
Ce calcul vaut pour la consommation de plaques électriques et d'un four, soit de 4.000 à 6.000 watts, ce qui donnerait au maximum 6.000/ 230 = 26 ampères !! le fusible et la section des fils électriques seront calculés en conséquence. L'énergie électrique consommée est dans ce cas de 6 kW/h par heure de fonctionnement.

2/ Une batterie rechargeable Ni MH indique 2300 mA/h (= 2,3 Ah) et l'on sait que sa tension moyenne sera en principe de 1,2 volts. L'énergie pouvant être délivrée est de W = q * e soit 2,3 Ah * 1,2 V = 2,76 Watts/h, c'est à dire 2.76 Watts pendant seulement une heure. Ou encore 5,52 Watts (le double) pendant seulement une demi-heure. L'intensité débitée sur une heure sera de i=W watts/U volts, soit 2.76 divisé par 1.2 = 2,3 ampères (ou le double en une demi-heure).

Le risque d'électrocution.
Il provient le plus fréquemment lorsqu'on touche uen fiche électrique, saisit une rallonge ou un appareilt défectueux intervient beaucoup, car il détermine le passage ou non du courant par le cœur. Ainsi, le remplacement d'une ampoule électrique est particulièrement critique car on juché sur un escabeau, les bras tendus en l'air. Les culots de lampes à vis en plastique réduisent fort heureusement ce risque, mais il convient d'être vigilant (fils dénudés, etc). L'humidité augmente considérablement le risque, le carrelage aussi, même sec. l'humidité peut provenir de la moiteur des mains et des pieds. La finesse de la peau est uin facteur aggravant (absence de callosités). Si votre machine à laver à débordé sur le sol, allez couper le compteur avant toute chose et n'essayez surtout pas de la débrancher avant ! 
Les conséquence de l'électrocution. de 10 à 15 mA, tétanisation (paralysie) des muscles du bras et de la main, possibilité de brûlures superficielles; de 25 à 35 mA, tétanisation totale des membres et de la cage thoracique (on ne respire plus). Le cœur ne résiste pas à plus de 50 mA, mais bien des dégâts peuvent se produire avant. Il y a aussi un effet d'électrolyse, c'est à dire de décomposition des tissus du corps. Les effets les plus graves, si on est encore en vie, sont dus à la destruction des nerfs par lesquels le courant remonte. On croit être sauvé mais les membres (bras..) restent paralysés et la gangrène commence à se développer dans le membre, qu'il faut alors couper rapidement. Cet effet est en général peu connu, car il ne touche guère que les blessés par haute tension, travaillant ou tombant sur ces lignes.

Le simple "230" paralyse les muscles et l'on peine à se dégager, la ou les mains crispées, le corps ou les membres tressautant fortement. Un danger plus sournois provient du fait que l'un de ces conducteur est mis à la terre chez le distributeur (EDF).  On dit qu'un conducteur est la phase, et l'autre le neutre (terre). De ce fait, si vous touchez un fil "phase" dénudé, borne de raccordement etc, ou un appareil électrique non à la masse qui a une fuite interne (la phase passe un peu dans la carrosserie), vous servez en quelque sorte de fil neutre par votre corps et surtout vos pieds, qui sont en contact avec le sol. Les semelles cuir n'isolent pas bien, encore moins si vos pieds sont humides et le sol aussi. Ce risque est très réduit par la mise à la terre des appareils, à condition que la terre de l'immeuble ou de votre pavillon soit bonne (elle devrait être vérifiée). C'est la raison du troisième fil (jaune et vert) qui est relie à la masse le chassis et l'habillage de quelques appareils (cuisinières, machine à laver surtout (eau..). Bon nombre d'appareils sont désormais à "double isolation", ce qui évite le troisième fil de terre (sèche cheveux, perceuse..). Regardez vos prises pour voir si il y a deux ou trois broches.

Vraie valeur du "220" - fuites électriques.

A la maison Le courant du "secteur" est dit de "220 volts" mais il devrait être de 227 volts. Il varie généralement autour de cette valeur, qui est la valeur théorique "nominale" selon le lieu, le type de branchement et le trafic (charge du réseau). S'agissant de courant alternatif, cette valeur est une moyenne entre un maximum et zéro, ceci 50 fois par seconde (voir la théorie plus bas car il dépasse largement ces valeurs "en pointe"). Autrefois, il faisait seulement 110 volts, mais avec la consommation croissante, les câbles allaient devenir très gros, donc plus difficiles à installer et plus coûteux. Les USA ont cependant conservé cette tension, alors que leur consommation est très importante. Ils sont cependant obligés d'avoir recours à de nombreux transformateurs "de distribution", que l'on peut voir parfois à l'extérieur, sur de simple poteaux. Ne touchez les parties dénudées des appareils électriques branchés sur le secteur. Placez des "bouchons" (à la vente) dans les anciennes prises non sécurisées si vous avez de jeunes enfants.

Fuites de courant sur les corps métalliques des appareils. Pour vérifier les fuites, utilisez un simple tournevis avec lampe néon dans le manche. il suffit de toucher la carrosserie métallique de l'appareil : la lampe ne doit pas s'allumer (éviter le plein soleil pour mieux voir ou faite une protection avec l'autre main). Cet ustensile très bon marché et utile en qualité de petit tournevis, permet également de vérifier le fil qui a du courant (phase) sur une prise et celui qui n'en a pas (neutre). Branchements bricolés. Pour une rallonge coupée, on fait bien souvent un raccord "comme on peut". Les brins raccordés, torsadés serré ensemble, devraient être soudés à l'étain, ou serrés dans un raccord à vis type "domino", puis enrobés isolément d'un ruban adhésif. Pour une épissure simple, "en ligne", sans raccord à visser, il est recommandé de couper les deux brins à des longueurs différents de sorte que les deux raccordements ne tombent pas en face l'un de l'autre mais soient décalés. On entoure ensuite le tout d'un autre ruban. On peut aussi noyer le raccordement ainsi effectué en formant une "olive" autour avec de la colle mastic, du silicone pour joint de salles de bain (cartouches genre Rubson), du plastic à ramollir dans l'eau chaude, de la paraffine.

Courant 12 volts. Le courant 12 volts, absolument inoffensif, est obligatoire dans certains les lieux humides (caves, industries, sols mouillés).
Je ne sais pas si la prise "12 volts est obligatoire pour le rasoir électrique du particulier, mais il devrait être conseillé. Elle y est encore rare car on se sert aussi du sèche cheveux et il faut pour cela un transformateur plus puissant, dit "isolé" du secteur, parce qu'il supprime le retour du courant par le sol. Les hôtels de bon standing en sont équipés. Les sonnettes sont aussi sous basse tension (9/12 volts). Ne bricolez pas vous-même une sonnette sur le secteur !!  la peine de mort a été supprimée en France. Salle de bains. Il y a des normes pour l'installation électrique d'une salle de bain. Des volumes aux dimensions réglementaires déterminent les espaces dans lesquels aucune pris de courant ne doit être posée. N'oubliez pas que la baignoire est presque toujours mortelle avec un sèche cheveux ou une applique lumineuse métallique proche non mise à la terre. Même la sonnerie du téléphone y a autrefois tué.
Se méfier de certaines "appliques à petits tubes à filament", qui comportent souvent une prise de courant pour le rasoir ou le sèche cheveux.
Cuisine.Les prises sont nécessaires mais il ne faut pas en mettre directement au-dessus de l'évier. Le matériel est généralement responsable des décharges électriques que l'on reçoit. Sont souvent incriminés : les câbles et les prises en mauvais état ou défectueux  (mâle et femelle), les douilles cuivrées des lampes d'éclairage, les branchements divers bricolés avec fils volants, les rallon ges seulement branchées côté mur, les tableaux de distribution anciens (panneau de fusibles et disjoncteurs).
Remplacement d'une ampoule électrique. Si un fil de phase touche intérieurement une douille métallique, il y a risque d'électrocution grave ou fatale. J'ai connu un cas ; ce n'est pas rare parce qu'on ne se méfie pas. Mettre des gants, envelopper le douille de chiffons ou couper le courant, ce qui est toujours mieux. Les douilles à vis, adoptées depuis les LED sont en matière plastique.

Risque d'incendie.   Vérifier que les >Prises électriques ne chauffent pas, en posant simplement la main dessus. Vérifier qu'il n'y a pas de zone marron autour des trous ou des fiches (plastique brûlé). Elles peuvent fondre et provoquer un court-circuit. Pareillement pour les rallonges et pour le tableau d'alimentation (fusibles). Veiller aussi aux >blocs d'alimentation, chargeurs de batteries et leur prise.  Un bloc d'alimentation chauffe mais ne doit pas brûler la main. La charge rapide des batteries les fait chauffer à brûler ! méfiez vous et surveillez les particulièrement. Couper en cas d'absence. Les batteries lithium sont susceptible d'exploser. S'en méfier tout particulièrement. Un grille-pain électriques peut mettre le feu au pain. Si par hasard un bout de papier ou de tissus est atteint (votre manche ..), c'est un départ de feu !  voir aussi Bricolage

Fils Haute tension tombés au sol.
Dans la nature, n'approchez pas trop des pylônes Haute tension en général, et surtout pas si des fils sont tombés à terre. Un fort courant parcours le sol et l'on peut être électrocuté alors que l'on est encore à plusieurs mètres !  comment ? par la tension qui résulte entre nos deux pieds !! on l'appelle "la tension de pas". En plantant deux piquets métalliques reliés à une ampoule, elle s'éclairerait, et cela a été démontré. N'urinez pas non plus près des piliers des lignes électriques car l'urine, salée est très conductrice et il y a toujours des fuites par les piliers avec les hautes et très hautes tensions. Autre précaution à prendre, plus difficile: ne pas s'approcher, ni toucher une personne électrocutée. Si elle est encore dans la zone critique ou n'est pas dégagée du fil, car vous risquez d'y laisser votre vie sans pouvoir pour autant la sauver. Si la personne peut être touchée, on procède comme pour les accidentés inconscients et qui ne respirent plus : position sur le côté, sortir la langue, faire la respiration artificielle coordonnée (bouche à bouche alterné avec de fortes pressions sur la poitrine, (voir les études récentes sur le sujet).
Est-ce que le danger augmente avec la tension ? oui et non. Il y a des des rescapés des très hautes tensions car il se produit alors un effet pelliculaire semblable à celui qui se produit avec des courants à haute fréquence : le courant à tendance à déserter le centre du conducteur pour circuler uniquement à la périphérie. Cela peut sauver, mais il vaut mieux ne pas y compter, d'autant qu'il peut y avoir de graves brûlures de la peau. Danger des champs électriques.
les jets d'eau créent des champs électriques qui peuvent devenir importants, par exemple pour le lavage industriel. Il faut donc s'en prémunir car il y a risque de décharge électrique.

Explosion, incendie dûes à l'électricité statique.
Les étincelles dues aux charges électrostatiques ont une énergie faible mais peuvent causer de gros dégâts. Quelques cas exigent leur préalable neutralisation. par exemple au cours du ravitaillement en vol des avions, que l'on doit "décharger" au préalable de leur charge en électricité statique".
Les grains et les poudres se chargent également par friction lors de leur stockage. L'explosion de silos est toujours à redouter.

Le générateur électrique, une pile par exemple, exerce une pression à la sortie positive + qui "pousse" des particules libres contenues dans les atomes du métal (cuivre généralement), de proche en proche, pour aller rejoindre l'autre pôle, le négatif -; cette bousculade au sein du métal, un peu désordonnée,  produit une sorte d'onde qui forme le courant électrique.  Ne finassons pas davantage parce que personne ne l'a vu ! En regardant la figure de gauche, on comprend que les particules positives + et négatives moins - s'attirent mutuellement !   regardez comme ces jolies demoiselles se précipitent pour aller rejoindre tous ces machos. Ce n'est plus du courant électrique, c'est le Paradis ! Grossissons un peu le conducteur : à l'intérieur, il y a des atomes qui sont un peu différents dans un corps conducteur et dans un isolant.

Dans un corps conducteur (métal), il y a beaucoup d'atomes qui ont perdu un ou des électrons (à la suite de chocs) et qui de ce fait deviennent positif. Les électrons perdus errent en se combinant parfois à d'autres atomes positifs, alors que d'autres s'échappent. Bref, on ne sait pas vraiment ce qui se passe. On pourrait dire que le conducteur est "ionisé" puisqu"il contient des particules (ions) positives et négatives, mais ce terme s'emploie surtout pour l'air.

Dans un corp isolant, les atomes sont beaucoup plus "rigides" et retiennent fermement leurs électrons. La tension a donc beaucoup de peine à faire bouger les électrons malgré ses forces + et - massées de chaque côté. Sauf si elles augmentent dans de fortes proportions, devenant très menaçantes, puis bien trop fortes pou l'isolant qui s'ionise alors et craque, percé par le courant.

Dans un corps semi-conducteur (transistor), une tranche très fine de silicium a été "dopée", pas à l'EPO ou à la créatine, mais on lui a insufflé des bouffées microscopiques d'ions sous forme gazeuse. Le tout demeure un isolant jusqu'à ce qu'on lui applique du courant. A ce moment, le courant peut passer proportionnellement. Un transistor fonctionne donc un peu comme un robinet. Minuscule, Il possède trois électrodes (trois fils électriques. Deux sont de part et d'autre de la tranche de silicium "pour faire pression" de chaque côté. Au milieu, au sein de la tranche, est placée la troisième électrode. C'est sur celle-ci que l'on fera varier un courant de commande, qui déclanchera ou non le passage du courant entre les deux premières électrodes. La troisième électrode agit donc comme un robinet, que l'on peut tourner d'un coup ou progressivement.

Un circuit intégré ressemble à une tablette ou une minuscule graine noire (carte de crédit) auto color="#0671F2" ur de laquelle entrent de nombreux fils électriques (ouvrez un appareil électronique, ou la pastille qui est sur une carte bancaire périmée et vous verrez; ci-contre un montre à affichage numérique). Il n'y a pas de transistors avec pleins de fils, car tout est "gravé" dans la matière à une échelle qui n'est pas la nôtre, c'est une vrai cité de centaines, milliers ou dizaines de milliers de transistors, et bien plus encore dans le futur, avec leurs résistances, leurs capacités (condensateurs), leurs selfs. Leur conception exige une tour pour photographier l'immense dessin que les machines reproduiront à l'échelle minuscule que nous connaissons. Les nombreux fils que l'on peut voir ne sont que les entrées et les sorties de la cité microscopique, un autre monde.

Le scotch fantasque. Un ruban de plastique fantasque qui s'auto-colle. le ruban adhésif scotch est "électrisé" quand on le déroule car il perd des particules (électrons) de part et d'autre par arrachage ; de ce fait, il n'a qu'une envie, vite retrouver les particules qui manquent à son équilibre et pour ça a tendance à "flipper" et se coller n'importe où, d'où son difficile contrôle (le renforcement des pliures d'une carte routière est difficile, il est toujours à côté). On peut améliorer sensiblement avec mon bricolage, pour de petites longueurs, mais ça demande tout de même un peu d'habilité ; voir "recettes de bricolage".

L'étincelle de la poignée de porte. Portes de maison, de voiture, maillot de corps : c'est l'électricité statique accumulée par frottement qui est responsable de ces désagréables manifestations. Quel frottement ? le tussu sur lui-même, les pieds sur la moquette, les pneus sur la route, etc.
La décharge peut se produire entre deux lèvres au moment du bisous si une personne tient la portière, la voiture se déchargeant au sol par cette voie ! Électrisation des nuages. Il serait désormais admis que les éclairs sol vers nuages, puis nuage vers sol ou nuage vers nuage seraient imputables aux rayons cosmiques qui ioniseraient (*) fortement le sommet des nuages. (*) ionisation ; perte d'un électron dans un atome suite à un choc.

La foudre La première décharge, part du sol vers le ciel... après qu'une progression de petites décharges, appelées précurseurs, ait en plusieurs paliers fait la liaison dans le sens nuage-terre. Le tout ne dure que quelques dixièmes de millièmes de secondes> (millisecondes). Toutefois, l'éclair le plus long du monde aurait été observé en France, pour une durée de 7,7 secondes.
La foudre permet de comprendre aussi les problèmes d'énergie et de puissance, ce qui est toujours un peu délicat : ah, si l'on pouvait récupérer la foudre devait penser Benjamin Franklin, tout comme Géo Trouvetout ! oui, mais d'abord on ne sait pas la stocker (sauf Géo Trouvetout) et ensuite, elle ne représente pas beaucoup d'énergie : l'ensemble des éclairs récupérés en France ne dépasserait pas 20 Méga watts (20 millions de watts). Une centrale nucléaire produit 1000 mégawatts). Et avec tous les fils et installations, vous voyez qu'il ne vaut mieux ne pas y penser. Par contre, la puissance est considérable. Comment expliquer cela ? eh bien, parce que leur puissance n'est impressionnante que par ses effets destructeurs, alors quelle ne s'exerce que sur des durées extrêmement courtes.
Une petite énergie dépensée en un temps très court produit une forte puissance.
Foudre mais également tornade (des vents à plus de 500 km heure), qui brisent et emporent tout.
Ce principe appliqué à l'exploit, explique le succès du briseur de briques ou de planches (le coup est si sec (vif) que le matériau cède car les molécules n'ont pas le temps de s'organiser pour résister; le matériau est-il vivant ? question troublante.. Effet de pointe.Le paratonnerre n'est pa seulement placé haut, il est pointu, ce qui favorisraitpeut-être l'ionisation.
Application: Le berger. Lors d'une transhumance, un berger a rappelé que par précaution, il emportait avec lui un parapluie avec manche de bois. On sait que la foudre peut frapper selon le chemin le plus court ou le moins résistant à son passage. C'est pourquoi, à découvert sous la pluie, mieux vaut ne pas porter un paratonnerre avec soi, c'est à dire une pointe métallique tenue dans les mains comme un parapluie à manche métallique. Pour les mêmes raisons du "chemin le plus court", il est déconseillé de s'abriter sous les arbres, victimes expiatoires en raison de leur hauteur
Le corps humain, avec "son eau salée" - c'est une simplification - permet un bon passage du courant et même un enfant peut être frappé sur un terrain (selon des cas réels); il faudrait donc se coucher ! 
Frappée chez elle par lafoudre. Une femme de notre connaissance a été frappée et brûlée par la foudre au moment où elle ouvrait la porte de son réfrigérateur ! sous-vêtements fondus sur la peau, ; par une incroyable chance, elle n'a rien eu de plus grave. Car le choc peut tuer ou détruire des nerfs en profondeur, avec gangrène (il faut couper si l'on peut).

Eclairs et Champs électriques. Par temps d'orage, sous un cumulo-nimbus traînant sa base à 2 ou 3 km du sol, le champ électrique peut atteindre des dizaines de millions de volts, à raison de 12.000 à 20.000 volts par mètre d'atmosphère. Pas étonnant qu'on se sente électrisé !   Ces tensions augmentent encore jusqu'au million de volts par mètre, valeur qui ionise l'air (les atomes perdent leurs électrons (négatifs) qui deviennent libres, l'atome devenant de ce fait positif. A ce moment les décharges (éclairs) se déclanchent, produisant pendant quelques millièmes de seconde seulement, des courants de plusieurs dizaines de milliers d'Ampères et exceptionnellement, 100.000 Ampères. La puissance peut être alors très destructrice. Par beau beau temps, un champ électrique existe naturellement dans l'atmosphère et nous baignons dedans à raison d'une centaine de volts par mètre de hauteur (tant pis pour les grands !). Sous la douche, le jet d'eau en crée un de 800 volts/ mètre !  ce qui attire le rideau car on est électrisé. Les décharges que l'on voit se ramifier et sautiller dans des boules transparentes, les feux de st Elme, aigrettes, halos lumineux, lueurs sont dus à des champs électriques élevés (sous la tension, l'air est "ionisé", c'est à dire que les atomes se séparent partiellement de leurs électrons qu'ils ne peuvent plus retenir, tandis que d'autres électrons se rapprochent du noyau, émettant des lueurs.