La résistance électrique d'un conducteur dépend de sa capacité à laisser passer le courant électrique. Elle s'exprime en ohms ( \Omega ). La résistance électrique peut être déterminée avec un ohmmètre ou avec le code couleur. Dans un circuit en série, la présence d'une résistance provoque une diminution de l'intensité. La loi d'Ohm illustre la proportionnalité entre la tension aux bornes d'une résistance et l'intensité qui la traverse. Les résistances sont le siège de l'effet Joule : elles convertissent l'énergie électrique qu'elles reçoivent en énergie thermique.
La résistance électrique
La résistance électrique caractérise la capacité d'un conducteur électrique à laisser passer le courant électrique. Elle s'exprime en ohms \Omega . Elle peut être déterminée avec un ohmmètre ou avec le code couleur. Dans un circuit en série, la présence d'une résistance provoque une diminution de l'intensité.
Définition d'une résistance électrique
La résistance électrique quantifie la capacité d'un conducteur électrique à laisser passer le courant électrique. Son unité est l'ohm \Omega .
Résistance électrique
La résistance électrique, notée R, caractérise la capacité d'un conducteur électrique à laisser passer le courant électrique. Elle s'exprime en ohms ( \Omega ).
La résistance d'un radiateur est de 20 ohms, on note alors : R = 20 \ \Omega .
Même si chaque dipôle a une résistance électrique, il existe un dipôle qui se nomme « résistance » (ou conducteur ohmique) et qui n'est destiné qu'à résister au courant électrique. Son symbole est le suivant :
La mesure de la résistance
La valeur de la résistance peut être déterminée avec un ohmmètre ou à l'aide du code couleur.
L'ohmmètre
Comme pour la tension et l'intensité, la résistance électrique peut être mesurée avec un multimètre en position ohmmètre.
Ohmmètre
L'ohmmètre est l'instrument de mesure de la résistance électrique. Ses bornes sont \Omega et COM. Son symbole est le suivant :
En pratique, on utilise un appareil nommé « multimètre », qui a plusieurs fonctions. Pour effectuer une mesure de résistance, il faut le régler sur l'un des calibres de la position ohmmètre.
L'ohmmètre se branche directement sur le dipôle dont on veut mesurer la résistance, hors circuit.
- On relie les bornes du dipôle aux bornes \Omega et COM de l'ohmmètre, sans se préoccuper du sens.
- On positionne le sélecteur du multimètre dans la zone correspondant à l'ohmmètre et on choisit le calibre le plus élevé, quitte à réduire le calibre pendant la mesure pour avoir une valeur plus précise.
Le code couleur
Un code couleur permet de déterminer la valeur de la résistance.
Un code couleur présent sur les résistances permet aussi de déterminer la valeur de leur résistance.
La valeur de la résistance précédente est donc :
R=230 \ \Omega (à 10 % près)
L'influence d'une résistance dans un circuit en série
Dans un circuit en série donné, la présence d'une résistance provoque une diminution de l'intensité du courant électrique, et d'autant plus que sa valeur est élevée.
Dans un circuit en série, pour un générateur donné, plus la résistance électrique d'une résistance est élevée, plus l'intensité est faible.
Dans un circuit avec une lampe et une résistance, si l'on remplace la résistance par une autre résistance électrique plus grande, alors l'intensité est plus faible et la lampe brille moins.
La loi d'Ohm
D'après la loi d'Ohm, la tension aux bornes d'une résistance est proportionnelle à l'intensité qui la traverse.
Relation entre la tension, l'intensité et la résistance électrique
Pour déterminer la relation qui lie la valeur d'une résistance, la tension entre ses bornes et l'intensité qui la traverse, on suit le protocole suivant :
- Brancher une résistance aux bornes d'un générateur de tension variable.
- Mesurer l'intensité I du courant et la tension U aux bornes de la résistance à l'aide d'un ampèremètre et d'un voltmètre.
- Recommencer cette opération plusieurs fois en changeant la tension du générateur.
- Tracer le graphique représentant la tension U en fonction de l'intensité I.
On obtient alors une droite qui passe par l'origine, ce qui montre que l'intensité qui traverse la résistance et la tension entre ses bornes sont des grandeurs proportionnelles, et le coefficient de proportionnalité est la valeur de la résistance.
Loi d'Ohm
La loi d'Ohm relie la tension entre les bornes d'une résistance et l'intensité qui la traverse, et traduit la proportionnalité entre ces grandeurs, la valeur de la résistance étant le coefficient de proportionnalité :
U_{\text{(V)}} = R_{(\Omega)} \times I_{\text{(A)}}
Si une résistance de 150 \ \Omega est parcourue par un courant d'intensité de 20 mA, la tension entre ses bornes est :
U = R \times I
U = 150 \times 20.10^{-3}
U = 3{,}0 \text{ V}
La loi d'Ohm permet aussi d'exprimer la résistance R et l'intensité I en fonction des deux autres grandeurs :
Puisque U_{\text{(V)}} = R_{(\Omega)} \times I_{\text{(A)}} , on a aussi :
R_{(\Omega)} = \dfrac{U_{\text{(V)}}}{I_{\text{(A)}}}
Et :
I_{\text{(A)}} = \dfrac{U_{\text{(V)}}}{ R_{(\Omega)}}
- Une résistance soumise à une tension de 6,0 V est parcourue par une intensité de 0,30 A. La valeur de sa résistance est donc :
R_{(\Omega)} = \dfrac{U_{\text{(V)}}}{I_{\text{(A)}}} = \dfrac{6{,}0}{0{,}30} = 20 \ \Omega
- L'intensité qui traverse une résistance de 5{,}0 \text{ k} \Omega soumise à une tension de 1\ 000 \text{ V} est :
I_\text{(A)} = \dfrac{U_{\text{(V)}}}{ R_{(\Omega)}} = \dfrac{1\ 000}{ 5{,}0.10^3} = 0{,}20 \text{ A}
Le transfert d'énergie au niveau d'une résistance
Les résistances convertissent l'énergie électrique qu'elles reçoivent en énergie thermique : c'est l'effet Joule.
Une résistance convertit l'énergie électrique qu'elle reçoit en énergie thermique (ou chaleur).
On dit qu'au niveau d'une résistance l'énergie électrique est dissipée car une fois qu'elle est convertie en énergie thermique, elle est transférée au milieu extérieur et n'est plus récupérable.
Effet Joule
L'effet Joule désigne le phénomène par lequel les conducteurs électriques qui ont une résistance convertissent une partie de l'énergie électrique qu'ils reçoivent sous forme d'énergie thermique (ou chaleur).
Parfois, l'effet Joule est :
- embêtant, car il provoque une déperdition d'énergie et un échauffement des composants électriques qui nécessitent des systèmes de ventilation ;
- utile : des appareils contiennent des résistances dans le but de dégager de la chaleur (radiateur électrique, bouilloire, grille-pain, etc.).