Siemens

Définition du Siemens

Le siemens, symbole S, est l’unité de mesure de la conductance électrique dans le Système international (SI). La conductance représente la capacité d’un matériau ou d’un composant électrique à laisser passer le courant. Plus la conductance est élevée, plus le courant circule facilement.

Le siemens est l’inverse de l’ohm (Ω), unité de résistance électrique. Ainsi :
1 S = 1 / 1 Ω
L’unité porte le nom du physicien et industriel allemand Werner von Siemens, pour son apport majeur au développement de l’électrotechnique.

À quoi ça sert ?

L’unité siemens est utilisée dans plusieurs domaines de l’électricité pour :

• Quantifier la facilité de passage du courant dans un composant.
• Caractériser la qualité de conductivité d’un matériau, d’un fil ou d’un câble.
• Déterminer la réactance ou l’impédance d’un circuit (conductance = partie réelle de l’admittance).
• Décrire les comportements de filtrage dans les réseaux électriques et électroniques.
• Mesurer la conductivité des solutions liquides, notamment en génie chimique ou en traitement d’eau.

C’est donc une unité indispensable pour l’analyse et la conception des installations et appareils électriques.

Comment ça fonctionne ?

La conductance est le phénomène inverse de la résistance. Si la résistance (R) s’oppose au passage du courant, la conductance (G) représente la facilité avec laquelle ce courant circule.

Relation fondamentale

La conductance est définie par :
G = 1 / R

Où :

• G est la conductance en siemens (S)
• R est la résistance en ohms (Ω)

Exemple simple :

Une résistance de 10 Ω → conductance = 0,1 S

Une résistance de 0,5 Ω → conductance = 2 S

Dans les circuits alternatifs (AC)

La conductance fait partie des grandeurs d’admittance, avec :

La susceptance (B)

L’admittance totale (Y), exprimée également en siemens

L’admittance Y s’écrit :
Y = G + jB

Ce qui permet d’analyser précisément les courants dans les circuits complexes (moteurs, filtres, transformateurs…).

Exemples d’utilisation

Voici quelques contextes concrets dans lesquels l’unité siemens intervient :

Fils et câbles électriques

Un câble en cuivre très pur présente une conductivité élevée → forte conductance → faible perte de courant.

Analyse d’un composant (résistance, bobine, moteur)

Les ingénieurs utilisent G pour déterminer la part dissipative dans un circuit AC.

Électronique

Les transistors, diodes et MOSFET présentent parfois leur propriété d’ouverture/fermeture sous forme de conductance.

Traitement de l’eau

Mesure de la conductivité (en S/m ou mS/cm) pour analyser la teneur en ions dissous.

Installations industrielles

Calculs de pertes électriques dans les réseaux triphasés et optimisation des conducteurs.

Normes ou mesures associées

L’unité siemens est utilisée dans un cadre normatif international :

• SI (Système International d’Unités) : définit officiellement le siemens comme unité dérivée.
• IEC 60050 (Vocabulaire électrotechnique) : normalise les termes conductance, admittance, susceptance.
• NF EN 60375 : traite de la conversion et des grandeurs électriques.

Unités associées :

• Résistance : ohm (Ω)
• Conductivité : siemens par mètre (S/m)
• Admittance : exprimée en siemens (S)

Avantages et inconvénients du siemens

Avantages :

Unité simple, parfaitement cohérente avec la résistance (inverse).

Indispensable pour les calculs AC complexifiés (admittance).

Permet une meilleure compréhension du comportement réel d’un matériau conducteur.

Utilisable dans l’électricité bâtiment, industrielle et électronique.

Inconvénients :

• Moins intuitive que l’ohm pour les débutants.
• Rarement utilisée directement dans les documents grand public.
• Peut nécessiter des notions avancées (complexes, impédances).
• Équipements ou composants liés
• On retrouve le siemens dans le calcul ou l’analyse de :
• Résistances (mesure inverse)
• Fils et câbles électriques (conductivité)
• Transformateurs
• Bobines (inductances) en AC
• Composants électroniques (MOSFET, transistors)
• Systèmes de mesure d’eau (conductimètres)
• Appareils d’analyse industrielle (mesure de pertes, diagnostics)

Mots-clés associés

• Conductance
• Admittance
• Résistance
• Conductivité
• Impédance
• Susceptance
• Ohm
• Système international (SI)

Questions fréquentes (FAQ)

1. Quelle est la différence entre le siemens et l’ohm ?

Le siemens (S) est l’unité de conductance, alors que l’ohm (Ω) est l’unité de résistance.
Ils sont inverses :
1 S = 1 / 1 Ω

2. Le siemens s’applique-t-il uniquement à l’électricité ?

Non. Il est aussi utilisé pour mesurer la conductivité des liquides (en S/m ou mS/cm).

3. Pourquoi utilise-t-on la conductance dans les circuits AC ?

Parce que dans les réseaux alternatifs, la résistance seule ne décrit pas tout. La conductance permet d’évaluer la part réelle de l’admittance, donc la portion du courant associée aux pertes.

4. Comment convertir une résistance en conductance ?

Très simple :
G = 1 / R
Exemple : 20 Ω → 0,05 S

5. Le siemens est-il encore appelé « mho » ?

Oui, mais ce terme est désuet.
Mho = ohm écrit à l’envers.
Aujourd’hui, seul le symbole S est recommandé par le SI.

Conclusion

L’unité siemens (S) est indispensable pour comprendre la conductance électrique et analyser la facilité avec laquelle un courant circule dans un matériau ou un composant. Bien qu’elle soit moins connue du grand public que l’ohm, elle joue un rôle majeur dans l’électrotechnique, les réseaux industriels, l’électronique, la gestion énergétique et même l’analyse chimique.

Cette fiche vous permet d’appréhender clairement à quoi sert cette unité, comment elle se calcule, et dans quels contextes pratiques elle s’applique. En comprenant le siemens, vous maîtrisez une dimension essentielle du comportement réel des circuits électriques.

Glossaire

• Admittance : Grandeur qui exprime la facilité avec laquelle un circuit laisse passer un courant en AC. Exprimée en siemens.
• Conductance : Inverse de la résistance, exprimée en siemens (S).
• Conductivité : Capacité d’un matériau à conduire le courant, exprimée en S/m
• Impédance : Opposition globale d’un composant au courant en AC (Z), exprimée en ohms.
• Ohm (Ω) : Unité de résistance, inverse du siemens.
• Résistance : Opposition au passage du courant, mesurée en ohms.
• Siemens (S) : Unité de conductance dans le SI.
• Susceptance : Partie imaginaire de l’admittance (en AC).