Résistance et loi d Ohm

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1 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 = Ω. le MΩ : 1 MΩ = 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.

2 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.

3 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).

4 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.

5 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.

6 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.

7 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, 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 :

8 UR ( en volt ) 0 3 4,5 6 7, IR ( en ampère ) 0 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 X 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.

9 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, ( 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.

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