Le courant continu[1] ou CC[1] (DC pour direct current en anglais[1]) est un courant électrique dont l'intensité est indépendante du temps (constante). C'est, par exemple, le type de courant délivré par les piles ou les accumulateurs[2].
Par extension, on nomme courant continu un courant périodique dont l'intensité est toujours assez proche de sa valeur moyenne ou dont la composante continue (sa valeur moyenne) est d'importance primordiale[3], ou encore un courant électrique qui circule continuellement (ou très majoritairement) dans le même sens (dit aussi unidirectionnel)[4],[5].
Pour qualifier ces grandeurs électriques indépendantes du temps, telles que tension ou courant et des dispositifs fonctionnant en courant continu et tension continue, ou encore des grandeurs associées à ces dispositifs, on utilise les deux lettres CC[1] (courant continu) ou en anglais DC[1],[6] direct current[7].
Les courants continus sont produits par des générateurs ou des dispositifs délivrant des tensions continues. Les principales sources de courant continu sont :
Le terme de courant continu recouvre plusieurs sens :
Ils sont nombreux pour des raisons historiques. Les premiers ont été définis à l'époque où l'on ne disposait pas de moyen simple pour visualiser les courants et font appel à des grandeurs mesurables avec des ampèremètres analogiques. L'utilisation des oscilloscopes a fait émerger d'autres paramètres. Les définitions ci-dessous sont celles normalisées par la norme IEC 60050[9] qui définit le vocabulaire électrotechnique international.
D'une manière générale plus ces taux et facteurs sont faibles, plus le lissage est effectif. Ils sont nuls pour un courant parfaitement constant.
On pose :
La valeur du taux d'ondulation de crête[10] est égale au rapport de la valeur efficace de la composante alternative d'une grandeur ondulée par la valeur efficace de la grandeur elle-même et se calcule avec la relation suivante :
C'est le rapport de la valeur de crête à creux de la composante alternative d'une grandeur ondulée à la valeur absolue de la composante continue[11] Il se calcule avec la relation suivante : ,
La valeur du taux d'ondulation crête à crête (ou crête à creux)[12] se calcule avec la relation suivante :
Le facteur d'ondulation du courant[13] est égal au rapport de la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale d'un courant oscillant par deux fois la valeur moyenne . Il se calcule avec la relation suivante :
Le courant continu peut être mesuré avec appareils de type shunt, capteur de courant à effet Hall, capteur de courant à effet Néel ou capteur à fibre optique.
La notion de courant continu a été introduite en 1820 par André-Marie Ampère. Promu par Thomas Edison, le courant continu a été la première utilisation de l'électricité avant l'arrivée du courant alternatif défendu par Nikola Tesla. À la fin du XIXe siècle, il était utilisé dans de nombreux domaines : éclairage, chauffage, transport, conversion d'énergie, industrie, etc. Malgré la campagne d'Edison contre le courant alternatif, au point d'électrocuter un éléphant[14] pour prouver sa dangerosité, le courant continu n'a pu contrer le principal avantage du courant alternatif à cette époque qui est plus facile à transporter sur de longues distances du fait du transformateur de tension qui permet d'élever et abaisser la tension sans grosses pertes.
Bien que l'utilisation du courant alternatif en ait réduit la plupart des usages, il est resté employé dans quelques niches comme le ferroviaire, la plupart des équipements électroniques en basse tension mais aussi les lignes électriques à très haute tension.
À partir des années 1990, le courant continu redevient une technologie en plein développement grâce aux progrès de l'électronique de puissance et, en particulier, l'essor des transistors bipolaires à grille isolée. Ils permettent une conversion aisée depuis (et vers) l'alternatif pour construire des lignes à haute tension HVDC en courant continu avec des pertes en ligne jusqu'à 15 % inférieures à celles de lignes comparables en courant alternatif. Il s'utilise particulièrement sur les longues distances ou lorsque les caractéristiques des réseaux électriques entre deux pays sont différentes. Ces utilisations intéressent aussi le secteur des hautes puissances dans l'industrie, avec la galvanoplastie, l'électrolyse, etc.
En 2017, Siemens a signé un contrat en Chine pour la construction d'une ligne de 3 284 km pour une capacité de 12 GW à la tension de 1,1 million de volts. Outre des projets comparables en Chine, au Brésil et en Inde, alimentant les zones fortement peuplées à partir de grands barrages situés à grande distance, l'essor de l'offshore éolien et les besoins d'interconnexion des réseaux poussent vers de nouvelles solutions en continu, jusqu'à la création d'un "supergrid" en continu entre les fermes éoliennes et les pays limitrophes. Des projets de recherche comme PROMOTION et MEDOW2, financés par l'Union Européenne, étudient le fonctionnement de tels réseaux et les disjoncteurs adaptés[15].
Un courant parcourant un conducteur électrique se manifeste à l'extérieur par de nombreux phénomènes :
La matière, constituée d'atomes, eux-mêmes constitués d'un noyau et d'électrons forment une structure de charges électriques qui s'équilibrent tant qu'un électron n'a pas l'occasion de se libérer pour circuler librement dans la structure de la matière.
Une charge électrique est un ensemble de particules dont la somme algébrique des charges n'est pas nulle. Soient -e la charge de l'électron et +e la charge du proton.
Pour des raisons historiques, la physique de l'électron ayant été connue bien après que les principales propriétés de l'électricité ont été mises en évidence, il a été décidé, du fait que les électrons circulent dans le sens inverse du sens qui avait été choisi par convention, que la charge du principal porteur de charge utile qu'est l'électron serait considérée comme négative.
Il faut donc retenir que la charge électrique de l'électron est :
et que la charge électrique d'un électron en coulomb est : −1,6 × 10−19 C. Pour mettre en mouvement les électrons, il est nécessaire de fournir une certaine énergie proportionnelle au nombre d'électrons à déplacer et qui peut entre deux points A et B d'un conducteur s'écrire :
Le facteur de proportionnalité U étant appelé différence de potentiel entre A et B et n'est autre que la tension mesurée entre A et B.