Embed Size (px)
Citation preview
Résistance et loi d’Ohm
I) La résistance :
a) Définition :
Une résistance est un dipôle électrique qui résiste au passage du courant
électrique.
La résistance, appelée aussi conducteur ohmique, est symbolisée par :
Comme la lampe, la résistance est un dipôle non polarisé.
L’unité de mesure de la résistance est l’Ohm dont le symbole est Ω.
Dans la pratique, on utilise souvent :
• le kΩ : 1 kΩ = 1 000 Ω.
• le MΩ : 1 MΩ = 1 000 000 Ω.
b) rôle de la résistance dans un circuit électrique :
1) Influence sur l’intensité dans un circuit :
Expérience n°1 :
Dans ce circuit en série comportant une seule ampoule,
l’ampèremètre mesure une intensité de 0,6 A.
Expérience n°2 :
Dans ce circuit en série comportant une ampoule et une
résistance de 15 Ω, l’ampèremètre mesure une intensité de 0,5 A.
Expérience n°3 :
Dans ce circuit en série comportant une ampoule et une
résistance de 39 Ω, l’ampèremètre mesure une intensité de 0,38 A.
Conclusion de ces trois expériences :
L’intensité du courant varie selon la résistance placée dans le circuit :
plus la résistance est grande, plus l’intensité est petite.
En d’autres termes, dans un circuit électrique, plus la résistance est
grande et moins il y a de courant qui passe.
La résistance électrique de symbole R est une grandeur qui caractérise la
faculté d’un dipôle à laisser passer ou non le courant électrique. Un dipôle
isolant à une résistance infiniment grande, alors qu’un conducteur a une
résistance nulle.
2) L’effet Joule :
Le passage du courant dans une résistance entraîne un échauffement plus
ou moins important de celle-ci ; la résistance est donc un récepteur qui
transforme l’énergie électrique en chaleur : c’est ce qu’on appelle l’effet
Joule. Il est possible de constater cet échauffement en approchant la main
d’une résistance en fonctionnement.
On peut citer comme exemples :
• la lampe à incandescence.
• La résistance dans un radiateur électrique qui permet de convertir
l’énergie électrique en chaleur.
• La télévision et tous les dipôles que nous utilisons possèdent une
résistance non nulle. Ce qui explique qu’en vertu de l’effet Joule, ils
chauffent lorsqu’ils sont traversés par un courant électrique.
Conséquence :
Si l’intensité qui traverse les câbles électriques à la maison est trop
grande alors ces câbles vont chauffer ( effet Joule ) et risque de fondre. En
plus d’une panne on risque l’incendie.
Remarque :
L’effet Joule est un phénomène que nous exploitons souvent (chauffage,
lampe à incandescence…), mais c’est aussi un phénomène qui peut-être
indésirable dans certains cas (pertes d’énergie dans le transport du courant
électrique et dans l’utilisation d’appareils électriques).
c) Mesure de la valeur d’une résistance :
On dispose de trois méthodes pour mesure la valeur d’une résistance :
1) Avec un ohmmètre :
Pour cela, on utilise le multimètre branché en mode ohmmètre. Pour la
mesure, le dipôle résistance n’est pas placé dans un circuit, il est tout seul !
La mesure lue sur le cadran indique une résistance de 39 Ω.
2) Avec les codes couleurs :
La couleur du premier anneau ( celui de gauche ) indique le premier chiffre de
la mesure. Dans notre exemple, il s’agit de la couleur orange qui correspond
au chiffre 3.
La couleur du deuxième anneau ( celui du centre ) indique le deuxième chiffre
de la mesure. Dans notre exemple, il s’agit de la couleur blanche qui
correspond au chiffre 9.
La couleur du troisième anneau ( celui de droite ) indique le coefficient
multiplicateur. Dans notre exemple, il s’agit de la couleur noire qui
correspond au coefficient « x 1 » .
On en déduit que la valeur de cette résistance est 39 Ω.
Remarque n°1 :
Il existe des résistances à 4, 5 ou 6 anneaux :
• Pour les résistances à 4 anneaux, les deux premiers anneaux sont les
chiffres significatifs et le troisième est le multiplicateur.
• Pour les résistances à 5 et 6 anneaux, les trois premiers anneaux
donnent les chiffres significatifs, le quatrième donne le multiplicateur.
Remarque n°2 :
Pour lire correctement cette valeur, il faut d'abord placer la résistance
dans le bon sens. En général, la résistance a un anneau doré ou argenté, qu'il
faut placer à droite. Dans d'autres cas, c'est l'anneau le plus large qu'il faut
placer à droite.
3) Avec un calcul :
C’est le thème du paragraphe suivant.
II) La loi d’Ohm :
a) Expérience :
Nous allons mesurer l’intensité qui traverse une résistance en fonction de
la tension entre ses bornes. Pour cela, nous utiliserons le circuit schématisé
ci-dessous :
Le voltmètre mesure la tension UR aux bornes de la résistance et
l’ampèremètre mesure le courant électrique IR qui la traverse.
La résistance utilisée a pour valeur R = 150 Ω.
Faisons varier la tension aux bornes de la résistance ( on utilise pour cela
un générateur à tension variable) puis relevons sa valeur ainsi que l’intensité
du courant qui la traverse.
b) Observations et interprétations :
Les mesures des intensités et des tensions sont placées dans un tableau :
UR ( en volt ) 0 3 4,5 6 7,5 9 12
IR ( en ampère ) 0 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08
On trace alors le graphique représentant la tension UR (en ordonnée) en
fonction de l’intensité IR (en abscisses).
On constate que le graphique représentant la tension UR en fonction de
l’intensité IR est une droite passant par l’origine du repère.
La tension aux bornes de la « résistance » et l’intensité du courant qui la
traverse sont donc proportionnelles entre elles.
Déterminons, à l’aide du tableau des valeurs précédentes, le rapport ��
��
:
UR ( en volt ) 0 3 4,5 6 7,5 9 12
IR ( en ampère ) 0 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08
��
��
X 150 150 150 150 150 150
On constate que tous les rapports sont égaux à la valeur de la résistance
placée dans le circuit électrique précédent.
On peut donc écrire que :
��
��
= R qu’on écrit sous la forme UR = R × IR.
Cette dernière relation s’appelle la loi d’Ohm.
On retient :
Loi d’Ohm :
Soit une résistante R : on note I l’intensité du courant qui la traverse et
V la tension à ses bornes.
On a alors l’égalité suivante : U = RI, appelée loi d’Ohm.
Exemple d’application :
Une résistance R inconnue est placée
en série avec une lampe.
La tension mesurée aux bornes de la
lampe est 2,4 V et l’intensité du courant
qui traverse ce circuit est 0,4 A.
Déterminer la valeur de la résistance
R.
On sait que la résistance est traversée par un courant d’intensité I = 0,4 A.
Mais on ne connaît pas la tension à ses bornes : pour la déterminer, nous
allons appliquer la loi des tensions dans un circuit en série.
On peut alors écrire que :
UAB = UBC + UCD + UDA c’est-à-dire 6 = UR + 2,4 + 0.
( car la tension aux bornes d’un ampèremètre est nulle )
On en déduit que :
UR = 6 – 2,4 = 3,6 V.
Ainsi, la résistance est parcourue par un courant d’intensité I = 0,4 A et la
tension à ses bornes est U = 3,6 V.
D’après la loi d’Ohm, on en déduit que R = �
�=
,�
�, = 9 Ω.
La résistance cherchée est R = 9 Ω.
