La charge électrique s’exprime dans des unités différentes selon le domaine : les physiciens utilisent les coulombs, les fiches de batteries les ampères-heures et milliampères-heures, et les chimistes les faradays. Toutes mesurent la même grandeur, avec des échelles adaptées aux usages. Cet article explique le lien entre ces unités et le coulomb, l’origine des facteurs de conversion et le choix de l’unité appropriée.
Le coulomb, unité de référence
Toutes les unités de charge de ce convertisseur sont des multiples du coulomb, l’unité SI de base. Un coulomb est la charge transportée par un courant constant de 1 ampère pendant 1 seconde, ce qui relie directement charge et courant : charge (C) = courant (A) × temps (s). Les ampères-heures et milliampères-heures expriment la même relation en heures plutôt qu’en secondes : 1 Ah vaut exactement 3,600 C et 1 mAh vaut 3.6 C. Une fois toutes les unités exprimées en coulombs, la conversion entre deux unités, par exemple mAh et faradays, se fait par une multiplication puis une division.
Pourquoi les batteries sont indiquées en Ah ou mAh plutôt qu’en coulombs
Une batterie de téléphone typique contient environ 18,000 coulombs de charge, mais les fabricants indiquent plutôt « 5,000 mAh ». C’est plus pratique : les milliampères-heures permettent de comparer facilement la capacité à un courant de charge (un chargeur de 2 A remplit une batterie de 5,000 mAh en environ 2.5 heures) ou à la consommation d’un appareil, sans calculer avec des milliers de coulombs. En revanche, les mAh et Ah mesurent la charge, pas l’énergie : pour convertir en wattheures, comme le fait le convertisseur de capacité de batterie, il faut aussi connaître la tension du pack.
Faradays et charge élémentaire : chimie et physique
En électrolyse, les chimistes utilisent le faraday, qui relie directement la charge au nombre de moles d’électrons transférés, grandeur utilisée dans les lois de Faraday (la quantité de matière déposée ou libérée à une électrode est proportionnelle à la charge passée, mesurée en faradays). À l’autre extrême, les physiciens étudiant les particules utilisent la charge élémentaire, celle d’un proton ou d’un électron, plus petite unité de charge libre dans la nature. Depuis la redéfinition du SI de 2019, la charge élémentaire est une constante définie exactement (1,602176634 × 10⁻¹&sup9; C), et non une valeur mesurée ; cela permet également de définir formellement le coulomb en charges élémentaires.