Phase, neutre, masse, terre…

S. Bourdreux – Sciences Physiques au lycée
Phase, neutre, masse, terre…
Le vocabulaire de l’électricité
L’installation domestique
Presque tous les particuliers sont alimentés en « 230V 50Hz monophasé ». Dans une installation domestique,
le fournisseur d’électricité vous propose un compteur d’où partent les deux fils conducteurs du « secteur »,
la phase et le neutre.
 Le neutre a un potentiel électrique proche de celui de la terre, soit de 0 V)
 Le potentiel de la phase varie entre –325 et +325 V
Remarque
Une tension alternative de 230V 50 Hz varie 50 fois par seconde entre –325 V et + 325 V. La tension
efficace Ueff se définit à partir de l’amplitude de tension (ici Umax = 325 V) par la relation
U eff 
U max
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Aux deux premiers fils du compteur doit s’ajouter un troisième
fil, installé par un électricien, qu’on appelle la terre. Ce fil est
relié à un piquet métallique effectivement enfoui dans la terre
à proximité de la maison.
Résumons : l’installation dépend de trois fils auxquels sont reliées toutes les prises électriques de la maison.
terre
phase neutre
La prise standard présente deux bornes femelles, la phase et le
neutre, et une borne mâle, la terre.
Remarque
La norme impose que la couleur des fils utilisés pour le neutre soit bleue, et vert et jaune pour la terre. Les
fils de phase peuvent avoir n’importe quelle couleur (hormis le bleu, et le vert/jaune).
Exemple de schéma d’une installation électrique
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Notion de masse
Etymologiquement, la masse (du latin massa) désigne un amas, un tas ; elle désigne une certaine quantité de
matière.
La masse désigne le fil conducteur dont le potentiel servira de référence pour toutes les mesures de
différence de potentiel. Sur les schémas électriques, la masse est représentée par un "petit balai".
symbole de la masse
Le concept théorique associé est donc le potentiel de référence choisi arbitrairement en un point du circuit.
La masse est reliée à l'une des bornes du générateur du circuit, le plus souvent la borne négative. Le choix
de la masse est a priori fait par l’expérimentateur.
Par exemple dans une automobile, la borne « – » de la batterie est reliée au châssis métallique qui ensuite
sert de conducteur pour le retour du courant au générateur et permet d'économiser un conducteur
électrique.
Notion de terre
Nos pieds nous relient à la terre. Si nous touchons un point dont l'état électrique (le potentiel) est
différent de celui de la terre, un courant traverse notre corps, qui est conducteur. Si la différence de
potentiel est forte, ce courant peut causer des dommages importants.
Or, la plupart des appareils présentent des parties extérieures métalliques, donc conductrices, pouvant
être touchées par l'utilisateur (boîtier, radiateur, vis...). Il n'est pas impossible qu'une de ces parties
métalliques soit accidentellement en contact avec une partie du circuit électrique de l'appareil et se trouve
à un potentiel très différent de celui de la terre, d'où un danger potentiel avec les appareils électriques
reliés au secteur.
Pour éviter ce problème, toutes ces parties métalliques sont reliées entre elles, l'ensemble formant la
"carcasse", elle-même relié à la terre par l'intermédiaire de la prise de terre. On dit que la masse de
l'appareil est à la terre. Cette masse "carcasse" n'est pas choisie par l'utilisateur, elle est donc différente
de la masse électrique. Son symbole normalisé est
symbole de la terre
L'utilisateur peut choisir comme masse électrique la masse carcasse ! On parlera donc souvent de "masse"
sans autre précision.
Attention : sur de nombreux appareils reliés au secteur que nous utilisons, une des bornes (la borne noire, ou
celle qui porte le symbole de la masse carcasse) est reliée à la masse carcasse, donc à la terre. Cela implique
que les bornes noires ou masses de ces appareils sont reliées entre elles par l'intermédiaire de la terre.
Cette liaison n'est pas parfaite et on l'améliorera fréquemment en utilisant un fil. Cependant cela signifie
que relier la borne rouge d'un appareil à la borne noire d'un autre appareil, les deux étant reliés au secteur,
équivaut à mettre le premier en court-circuit !
Dangers de l’électricité
Le corps humain est un conducteur et peut être parcouru par un courant électrique. Si une personne touche
accidentellement la phase et le neutre, elle peut être électrocutée et risque de mourir si elle n’est pas
secourue d’urgence.
Si un individu touche la phase en étant au contact d’un sol conducteur (ciment, terre, carrelage …) il
s’électrocute également.
L’électrocution est un choc électrique entraînant un effet physique ressenti lors du passage du courant
électrique dans le corps,
 de 10 à 20 mA : apparition de picotements, puis tétanisation des muscles : il n’y a pas de danger
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de 25 à 30 mA : tétanisation des muscles avec contraction de la cage thoracique et risque
d’asphyxie
 au-dessus de 30 mA : fibrillation du cœur et arrêt des battements cardiaques
Si un courant d’intensité supérieure à 30 mA passe dans le corps humain pendant quelques secondes, il
entraîne la mort. Sous une tension de 220 V, ce seuil est souvent dépassé. Par ailleurs, la résistance du
corps humain diminue dans certaines conditions : en milieu humide, la peau laisse passer plus facilement le
courant dont l’intensité est alors plus grande.
En effet, la résistance du corps humain peut être assimilée à une résistance propre du milieu organique
voisine de 300 à 500  en série avec une résistance de contact de la peau variable selon les situations,
 mains sèches, la résistance vaut entre 10 000 et 50 000 
 mains humides, la résistance ne vaut plus que 1 000 
Dans les conditions d’immersion (salle de bain par exemple), la peau présente une résistance de contact
nulle.
Voilà pourquoi la loi fixe la limite des tensions non dangereuses à 25 V dans les locaux humides et à 50 V
dans les conditions habituelles ; au lycée, vous ne manipulerez pas de tensions supérieures à 24 V.
Si le nombre d’appareils fonctionnant simultanément est important, l’intensité du courant électrique
augmente dans une ligne ; les fils s’échauffent et peuvent provoquer un incendie.

Protection
La protection des circuits électriques est assurée par des coupe-circuits de différents types,
 les fils fusibles ou plus couramment les « plombs », inutilisés aujourd’hui
 les cartouches fusibles
 les disjoncteurs divisionnaires
Ils ont pour rôle de couper le courant du circuit en cas de dépassement de la limite prévue et également en
cas de court-circuit.
Dans les cartouches fusibles, le fusible est contenu dans une cartouche ; certains comportent un témoin qui
indique si le fusible est à changer.
Les disjoncteurs divisionnaires sont placés au départ des circuits constituant l’installation. En cas d’incident,
le disjoncteur du circuit concerné se déclenche. Il faut éliminer la cause du défaut avant de relever le levier
et de remettre le disjoncteur en fonctionnement.
Le disjoncteur coupe le courant de l’ensemble de l’installation quand l’intensité atteint une limite dépendant
du contrat de l’abonné (par exemple, 10 ou 30 A).
La prise de terre est un conducteur de protection qui permet d’écouler le courant de fuite vers la terre ; ce
courant est détecté par un disjoncteur différentiel qui, lorsqu’il est placé en tête d’installation, permet de
 détecter les courts-circuits
 détecter la présence de courant de fuite vers la terre
 veiller à ce que la puissance utilisée ne dépasse pas celle de l’abonnement souscrit
Grâce à la prise de terre, la carcasse métallique d’un appareil électrique est reliée à la terre. Si un contact
accidentel apparaît entre un fil de phase dénudé et le métal de l’appareil, le courant se partage entre le
neutre et le fil de terre (courant de fuite).
Le disjoncteur différentiel détecte cette fuite et coupe immédiatement le courant (30 mA pour les
installations modernes).
La prise de terre et le disjoncteur différentiel sont inséparables, la sécurité découlant de cette
association.
Remarque importante : les deux doivent être couplés (d’où la désuétude des prises à 2 fiches femelles, sans
terre) ; une prise à 3 bornes ne constitue pas en elle-même une sécurité si la fiche mâle n’est pas bien reliée
à la terre.
On utilise deux techniques pour fabriquer des disjoncteurs.
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Disjoncteur bilame
Disjoncteur bilame en temps normal (gauche) et en surcharge (droite)
Mécanisme de rupture du disjoncteur bilame
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Disjoncteur magnétique
Disjoncteur magnétique en temps normal (gauche) et en surcharge (droite)
Mécanisme de rupture du disjoncteur magnétique