Le tutoriel sur la résistance comprend :
Qu’est-ce que la résistance Loi d’Ohms Résistivité Tableau de résistivité pour les matériaux courants Résistance coefficient de température Conductivité électrique Série & résistances parallèles Tableau de résistances parallèles Calculateur de résistances parallèles
La loi d’Ohm est l’une des lois les plus fondamentales et les plus importantes régissant les circuits électriques et électroniques. Elle met en relation le courant, la tension et la résistance pour un dispositif linéaire, de telle sorte que si deux sont connus, le troisième peut être calculé.
Le courant, la tension et la résistance étant trois des principales quantités du circuit, cela signifie que la loi d’Ohm est également immensément importante.
La loi d’Ohm est utilisée dans toutes les branches de la science électrique et électronique. Elle est utilisée pour calculer la valeur des résistances nécessaires dans les circuits, et elle peut également être utilisée pour déterminer le courant qui circule dans un circuit où la tension peut être mesurée facilement à travers une résistance connue, mais plus encore, la loi d’Ohm est utilisée dans un vaste nombre de calculs dans toutes les formes de circuit électrique et électronique – en fait, partout où le courant circule.
Découverte de la loi d’Ohm
Il existe une relation mathématique qui relie le courant, la tension et la résistance. Un scientifique allemand nommé Georg Ohm a réalisé de nombreuses expériences dans le but de montrer un lien entre les trois. À l’époque où il réalisait ses expériences, il n’existait pas de compteurs tels que nous les connaissons aujourd’hui.
Ce n’est qu’après des efforts considérables et à la deuxième tentative qu’il est parvenu à concevoir ce que nous connaissons aujourd’hui comme la loi d’Ohm.
Note sur Georg Ohm:
Né à Erlangen, à environ 80 km au nord de Munich en 1879, Georg Ohm est devenu l’une des personnes qui ont beaucoup enquêté sur la nouvelle science associée à l’électricité, découvrant la relation entre la tension et le courant dans un conducteur – cette loi est maintenant nommée loi d’Ohm, en l’honneur de son travail.
Lisez-en plus sur Georg Ohm.
Qu’est-ce que la loi d’Ohm exactement ?
La loi d’Ohm décrit la façon dont le courant circule dans un matériau lorsque différents niveaux de tension sont appliqués. Certains matériaux comme les fils électriques présentent peu de résistance au passage du courant et ce type de matériau est appelé un conducteur. Par conséquent, si ce conducteur est placé directement en travers d’une batterie par exemple, beaucoup de courant circulera.
Dans d’autres cas, un autre matériau peut entraver la circulation du courant, mais en laisser passer un peu. Dans les circuits électriques, ces composants sont souvent appelés des résistances. D’autres matériaux encore ne laissent pratiquement pas passer le courant et ces matériaux sont appelés des isolants.
Ohm a examiné la façon dont le courant circulait dans différents matériaux et il a pu développer sa loi que nous appelons aujourd’hui la loi d’Ohm.
Pour avoir une première idée de ce qui se passe, il est possible de comparer la situation électrique à celle de l’écoulement de l’eau dans un tuyau. La tension est représentée par la pression de l’eau dans le tuyau, le courant est représenté par la quantité d’eau qui circule dans le tuyau, et enfin la résistance est l’équivalent de la taille du tuyau.
On peut imaginer que plus le tuyau est large, plus l’eau circule. La raison en est qu’il est plus facile pour une plus grande quantité d’eau de s’écouler dans un tuyau plus large qu’un tuyau plus étroit – le plus étroit présente plus de résistance à l’écoulement de l’eau. De plus, s’il y a plus de pression dans e tuyau, alors pour le même tuyau, plus d’eau coulera.
Ohm a déterminé que pour les matériaux normaux, doubler la tension doublait le flux de courant pour un composant donné. Des matériaux différents ou les mêmes matériaux avec des formes différentes présenteront différents niveaux de résistance au passage du courant.
Définition de la loi d’Ohm
La loi d’Ohm stipule que le courant circulant dans un circuit est directement proportionnel à la différence de potentiel appliquée et inversement proportionnel à la résistance du circuit.
En d’autres termes en doublant la tension aux bornes d’un circuit, le courant doublera également. Cependant si la résistance est doublée, le courant diminuera de moitié.
Dans cette relation mathématique, l’unité de résistance est mesurée en Ohms.
Formule de la loi d’Ohm
La formule ou équation de la loi d’Ohm est très simple.
La loi d’Ohm peut être exprimée sous une forme mathématique :
Où :
V = tension exprimée en Volts
I = courant exprimé en Ampères
R = résistance exprimée en Ohms
La formule peut être manipulée de sorte que si deux quantités quelconques sont connues, la troisième peut être calculée.
Triangle de la loi d’Ohm
Pour aider à se souvenir de la formule, il est possible d’utiliser un triangle avec un côté horizontal et le sommet au sommet comme une pyramide. C’est ce qu’on appelle parfois le triangle de la loi d’Ohm.
Dans le coin supérieur du triangle de la loi d’Ohms se trouve la lettre V, dans le coin gauche, la lettre I, et dans le coin inférieur droit, R.
Pour utiliser le triangle on recouvre la quantité inconnue puis et on la calcule à partir des deux autres. Si elles sont alignées, elles sont multipliées, mais si l’une est au-dessus de l’autre, elles doivent être divisées. Autrement dit, si le courant doit être calculé, la tension est divisée par la résistance c’est-à-dire V/R et ainsi de suite.
Si la tension doit être calculée alors on la trouve en multipliant le courant par la résistance c’est-à-dire I x R.
Exemple de calcul de la loi d’Ohms
Si une tension de 10 volts est placée aux bornes d’une résistance de 500 ohms, déterminez la quantité de courant qui circulera.
En regardant le triangle de la loi d’Ohms, le courant est l’inconnue laissant la tension et la résistance comme valeurs connues.
On trouve ainsi le courant en divisant la tension par la résistance.
Exemple 2
De la même manière, il est possible d’utiliser la loi d’Ohm pour trouver la résistance si le courant et la tension sont connus. Prenons, par exemple, une tension de 10 volts, et un courant de 0,1A. En utilisant le triangle de la loi d’Ohm, on peut voir que :
Exemple 3
Finalement, l’autre combinaison est que si la résistance et le courant sont connus, il est alors possible de calculer la tension attendue aux bornes de la résistance. Prenons l’exemple d’une distance de 250 Ω qui est traversée par un courant de 0,1 A, alors la tension peut être calculée comme ci-dessous :
Graphe linéaire
On peut voir que si la tension et le courant étaient tracés pour une résistance fixe ou une longueur de fil, etc, il y aurait une courbe linéaire.
On peut voir que le fait de doubler la tension double le courant qui traverse l’élément particulier du circuit.
Sur le graphique, il y a deux lignes, une pour une résistance plus élevée – celle-ci nécessite d’appliquer plus de tension pour un courant donné qui circule. En conséquence, celui-ci doit avoir une résistance plus élevée. Inversement, la courbe pour la résistance inférieure montre un composant qui nécessite une tension plus faible à appliquer pour un courant donné.
Composants non linéaires
La loi d’Ohm dans sa forme de base où un doublement de la tension entraîne un doublement du courant s’applique aux composants linéaires comme les résistances ordinaires. Certains composants comme les diodes ont des courbes non linéaires où la résistance est affectée par la tension appliquée.
La loi d’Ohm est l’un des concepts les plus fondamentaux de l’ingénierie électrique et électronique. Le concept d’un élément ayant une certaine résistance qui détermine la quantité de courant qui le traverse pour une certaine tension est la clé du fonctionnement de pratiquement tous les circuits.
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