Résistance
L'électricité parcours les conducteurs et passe à travers des appareils où l'énergie est transformée dans une autre forme, que ce soit de la lumière, de la chaleur ou du mouvement. Le passage des électrons dans les conducteurs et dans les appareils ne se fait pas librement. Les électrons rencontre de la résistance. Cette résistance réduit l'énergie que transporte le courant d'électrons. Georg Simon Ohm, un scientifique allemand, a découvert le lien qui existe entre le potentiel (qui mesure l'énergie selon la charge), le courant (mesurant la charge selon le temps) et la résistance. Ohm a défini la résistance comme ceci :
La résistance (R) est le rapport entre la chute de potentiel (V) aux bornes d'un résistor et l'intensité du courant (I) qui le traverse (lorsque la température est constante)
Ohm définit donc la résistance par une formule mathématique qui fait le lien entre le potentiel et le courant :
En l'honneur du scientifique allemand, l'unité de mesure de la résistance est l'ohm et son symbole est la lettre grecque oméga. 1 ohm est l'équivalent d'une chute de potentiel d'1 volt d'un courant d'1 ampère :
Exemple :
Une cuisinière électrique comprend 4 éléments chauffants. Le courant qui parcourt un élément est de 25A et la cuisinière est alimentée par une tension de 120V. Quelle est la résistance d'un élément?
Solution :
À partir de l'équation de résistance :
Une cuisinière électrique comprend 4 éléments chauffants. Le courant qui parcourt un élément est de 25A et la cuisinière est alimentée par une tension de 120V. Quelle est la résistance d'un élément?
Solution :
- V = 120V
- I = 25 A
- R = inconnu
À partir de l'équation de résistance :
Formules de résistance
la formule de résistance peut être remaniée pour donner deux autres formules :
Analogie
Pour comprendre la résistance et son lien avec le potentiel et le courant, reprenons l'analogie du cours d'eau :
La résistance pourrait provenir d’un moulin à eau qui transforme l’énergie contenu dans le courant d’eau en mouvement qui fait tourner la roue du moulin. L’eau avant le moulin est chargée d’énergie. L’eau transfert cette énergie au moulin pour le faire tourner. Le moulin rejette ensuite l’eau qui n’a plus le potentiel énergétique. L’eau doit être ramenée au réservoir pour lui redonner le potentiel.
C'est grâce à la résistance du moulin que l'énergie contenu dans le courant est transformée en énergie motrice.
Pour comprendre la résistance et son lien avec le potentiel et le courant, reprenons l'analogie du cours d'eau :
La résistance pourrait provenir d’un moulin à eau qui transforme l’énergie contenu dans le courant d’eau en mouvement qui fait tourner la roue du moulin. L’eau avant le moulin est chargée d’énergie. L’eau transfert cette énergie au moulin pour le faire tourner. Le moulin rejette ensuite l’eau qui n’a plus le potentiel énergétique. L’eau doit être ramenée au réservoir pour lui redonner le potentiel.
C'est grâce à la résistance du moulin que l'énergie contenu dans le courant est transformée en énergie motrice.
Dans un circuit électrique simple,
- Une source d’énergie, telle une batterie, fournit de l’énergie aux charges électriques qui s’excitent (augmentation du potentiel).
- Cette énergie est conduite dans un conducteur jusqu’à un appareil (courant électrique)
- qui saisit l’énergie et la transforme dans une autre forme (chute de potentiel provenant de la résistance électrique).
- Les charges vidées de leur énergie sont conduite vers la source pour retrouver de l’énergie et poursuivre le circuit.
Résistance des conducteurs
Mais il n'y a pas que les appareils électriques qui résistent au passage des électrons. Lorsqu’on utilise les formules de résistance, on suppose une situation idéale où seul les résistors offre de la résistance. Dans la réalité, ce n’est pas le cas. Les conducteurs eux-mêmes offrent de la résistance. Voici quatre facteurs qui influencent la résistance des conducteurs :
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Tableau de résistances de conducteurs de 1 m de long, 0,1 mm de diamètre à une température de 20 °C de divers matériaux.
Tableau tiré du site : Systèmes électroniques.
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RessourcesLes trois vidéos suivantes présentent des exemples pour brancher le multimètre pour mesurer les volts, les ohms et les ampères.
1) Voltmètre : mesurer la différence de potentiel entre les deux bornes du résistor en modifiant la tension à la source. 2) ohmmètre : mesurer la résistance offerte par le résistor aux bornes du résistor en modifiant la résistance par un code du couleur de trois barres - système à deux décimales et échelle par multiplication de 0,01 ohms à 10 000 000 ohms)
3) ampèremètre : mesurer l'intensité du courant passant à travers le résistor en branchant l'ampèremètre en série avec les bornes du résistor.
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Multimètre :Le multimètre est un appareil de mesure électrique permettant de mesurer le courant, la tension (potentiel) et la résistance.
Pour reproduire l'exemple présenté dans les trois vidéos ci-contre, suivre les étapes suivantes à l'aide de l'application de multimètre (courant continu).
1- Ajuster le potentiel Source de tension à résistor
Connecter le multimètre (voltmètre) au résistor
Ajuster la tension
2 - Ajuster la résistance Code de couleur
Connecter le multimètre (ohmmètre) au résistor
3 - Mesurer le courant En utilisant la formule I = V/R, on peut calculer une intensité de courant de I = 3,05V / 6 500 ohms I = 0,000 469 23 A ou 0,469 mA Vérification à l'aide du multimètre (ampèremètre)
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