Comment fonctionne un circuit d'électricité ?

Cours sur la résistance

Définition d'une résistance

La résistance désigne la capacité physique d'un matériau à s'opposer au passage d'un courant électrique sous une certaine tension. C'est de là que sont nés les composants électriques appelés les résistances.

Avez-vous déjà vu une résistance de ce type ? Voici à quoi ressemble une résistance soudée sur un circuit. C'est en réalité assez petit quand il s'agit de faibles courants.

Notations

Une résistance est habituellement représentée par un rectangle et se note R, K ou M selon sa capacité. R représente les ohms, K les kiloohms et pour finir, M les Megohms selon le Système International.

Un code couleur est appliqué sur les résistances afin de connaître leur valeur. Un tableau qui regroupe toutes les couleurs que vous pourrez retrouver sur les résistances est plus bas dans cet article.

Les unités utilisées

L’ensemble des unités associées aux dimensions fondamentales constitue le système international d’unités. Il s’agit du système MksA (mètre, kilogramme, seconde, Ampère), mais le Kelvin, le mole et le candela font aussi partie de ce système. Ces unités sont appelées unités légales. Elles sont universelles et connues de par le monde entier.

Il est important de savoir que toutes les autres dimensions se déduisent de ces sept dimensions fondamentales par produit ou division de ces dimensions.

Dans certains sujets d’exercices, les grandeurs ne sont pas exprimées dans le système international mais avec des grandeurs usuelles. Il est facile de les comprendre et elles sont parfois utilisées dans la vie de tous les jours, mais il est essentiel de toujours effectuer les calculs avec les grandeurs exprimées dans l’unité internationale pour éviter les erreurs.

Fabrication de la résistance

Une résistance peut-être composée de divers matériaux selon qu'elle soit de faible ou haute puissance.

Par exemple, les résistances de moins de 2 W sont constituées de carbone et de céramique. Ce type de résistance a pour avantage de générer très peu de bruit thermique, ce qui en fait un élément de choix dans les circuits audio.

Les résistances faites pour supporter des puissances supérieures seront quand à elles fabriquées à l'aide d'un cylindre de céramique sur lequel sera enroulé un fil conducteur.

Pour finir, les résistances à très hautes puissance sont constituées de solution aqueuse contenant des ions cuivre et qui ralentissent grandement le passage du courant électrique.

A quoi sert la résistance ? Les résistance se trouvent dans presque tous les appareils électroniques. En effet, elles permettent de réduire l'intensité du courant pour certains appareils tels que des moteurs ou des lumières.

Superprof

Exemple de TP

Le rôle d'une résistance dans le circuit électrique

Objectif du TP:

Les expériences que vous allez réalisez ont pour objectif de montrer le rôle d'une résistance dans un circuit électrique.

Vous utiliserez un générateurs 6V/12V de tension continue. Tous les montages doivent d'abord être réalisés interrupteurs ouvert.

A.

• Réalisez les montages suivants. Dans les montages b et c une résistance a été rajoutée.

Symbole de la résistance :

Montage a

Montage b

Montage c

• Observez l'éclat de la lampe dans chaque cas.

Montage a : La lampe brille normalement.

Montage b : La lampe brille faiblement.

Montage c : La lampe brille faiblement.

• Établissez des conclusions à partir:

- de l'observation des montages a et b:

L'intensité du courant traversant un dipôle placé en série avec une résistance est plus faible.

- de l'observation des montages b et c:La place de la résistance dans un circuit n'a pas d'importance.

 

B.

• Réalisez chacun des montages d, e et f.

Montage d

 

Montage e

 

Montage f

 

• Mesurez les valeurs de I, intensité du courant traversant la lame et U, tension aux bornes de la lampe. Fermez pour ceci l'interrupteur et choisissez le calibre approprié pour chaque appareil de mesure.

d- I= 0,23A
U= 5,9 V

e- I=0,1 A
U=2,3V

f- I=0,1A
U=2,3V

• Établissez des conclusions à partir des mesures de I et U effectuées dans les montages d et e ou d et f:

Placer une résistance en série avec un dipôle diminue l'intensité du courant qui traverse ce dipôle et la tnsion aux bornes de ce dipôle.

C.

• Réalisez le montage suivant : la tension d'alimentation du générateurs est 6V et deux résistances de valeurs différentes sont placées en dérivation.

R1= 33 Ω

R2= 68 Ω

• Mesurez les valeurs des intensités des courants traversant chaque résistance.

I1 = 0,19 A

I2 = 0,09A

• Établissez une conclusion

R2 〉R1
R1 est un meilleur conducteur que R2

Plus la résistance électrique d'un dipôle est élevée et plus l'intensité du courant qui le parcours est faible.

Étude d'une résistance

Unités utilisées

L'unité de résistance est l'Ohm (Ω)

Multiples utilisés :
• kiloOhm ( kΩ) 1kΩ= 103 Ω
• mégaOhm (MΩ) 1MΩ=106 Ω

Caractéristique intensité-tension d'une résistance

Qu'est-ce qu'un condensateur ? Les résistances sont souvent couplées aux condensateurs sur les cartes électroniques embarquées des appareils. Le condensateur est un matériel électrique capable d'emmagasiner de l'énergie et de la relâcher en un coup. Il a pour objectif de donner de grosses quantités d'énergie dans un circuit où le générateur n'en est pas capable.

a. Définition de la caractéristique intensité-tension d'un dipôle

La caractéristique intensité-tension d'un dipôle est la courbe montrant les variations de la tension appliquée aux bornes du dipôle en fonction de l'intensité du courant qui traverse ce dipôle.

b. Étude expérimentale

• Réaliser le montage suivant :

 

• Mesures

Faire varier la tension U aplliquée aux bornes du conducteur ohmique et mesurer l'intensité I du courant qui le traverse (déplacer le curseur)

• Porter les résultats obtenus dans un tableau

U en Volts011,522,533,544,55
I en mA0152230374552606775

• Tracer la caractéristique intensité-tension du conducteur ohmique :

La caractéristique intensité-tension d'une résistance est une demi-droite qui a pour point d'origine le point d'intersection des deux axes. Ainsi les grandeurs tension et intensités sont proportionnelles.

• Calcul du quotient U/I
U en Volt
I en Ampère

U/I0/01/0,0151,5/0,0222/0,32,5/0,373/0,0443,5/0,0524/0,0594,5/0,0675/0,075
676867686867686767

Le quotient obtenu est une valeur constante. C'est la valeur de la résistance
La valeur de la résistance se note R

R=68 Ω

Énoncé de la loi d'Ohm

La tension appliquée aux bornes d'une résistance est égale au produit de la valeur de la résistance pas l'intensité du courant qui la traverse.

U = R x I

U en volt ( V)
R en Ohm (Ω)
I en ampère ( A)

Détermination de la valeur de la résistance

Avec un Ohmmètre

Pour déterminer la valeur d'une résistance on utilise un ohmmètre. Il faut relier les deux bornes de l'ohmmètre ( Ω et com ) directement aux bornes de la résistance. Celui ne doit pas être sous-tension ( c'est à dire inséré dans un circuit fermé)

Choix du calibre

Choisir d'abord le plus grand calibre puis utiliser le calibre le plus approprié.

Mesures effectuées:
R1= 33 Ω
R2= 68 Ω

Le code des couleurs

Chaque résistance porte des anneaux colorés.
À chaque couleur correspond un chiffre A, B, C ou D.

R= ( A x 10 + B ) x 10c à D% près

CouleurABCD
Noir00100 = 1
Brun111011 %
Rouge221022 %
Orange33103
Jaune44104
Vert55105
Bleu66106
Violet77107
Gris88108
Blanc99109
Or5 %
Argent10 %
Néant20 %

Exemples :
(La lettre D n'a pas été prise en compte)

• R1

Couleurs : Orange, Orange et Noir

Chiffres : 3, 3 et 0

R1 = ( 3 x 10 + 3 ) x 100
= 33 Ω

• R2

Couleurs : Bleu, Gris et Noir

Chiffres : 6, 8 et 0

R2 = ( 6 x 10 + 8 ) x 100
= 68 Ω

Résistance et matériaux

Objectifs du TP :
De quels paramètres dépend la valeur de la résistance d'un conducteur ohmique?

Les fils métalliques sont des conducteurs ohmiques.

Comment chauffer ? L'une des principales applications des résistances est le chauffage. En effet, une résistance dégage de la chaleur au passage du courant électrique. On les retrouve donc dans les chauffages ou dans les sèche cheveux, sans oublier les grille-pains.

Influence de la longueur du fil

On mesure la résistance R de fils de nichrome ( alliage nickel- chrome ), de même diamètre mais de longueur L différentes. Pour cela, on utilise un ohmmètre et on relie directement ses bornes aux extrémités du fil métallique.

On obtient les résultats suivants :

L en mètres0,50,751
R en Ohms7,711,515,4

Observez les résultats et conclure :

Pour des fils de même matériaux et de même diamètre, plus la longueur du fil augmente et plus la résistance augmente.

Influence du diamètre du fils

On mesure la résistance R des fils de nichrome de mêmes longueur mais de diamètre D différents.

On obtient les résultats suivants :

D en mm0,30,5
R en Ohms15,45,5

Observez les résultats et conclure :

Pour des fils de même matériaux et de même longueur, plus le diamètre du fil augmente et plus la résistance diminue.

Influence du matériau

On mesure la résistance R de fils de nichrome de mêmes longueur, de même diamètres, mais constituées de matériaux différents.

On obtient les résultats suivants :

MatériauCuivreNichromeConstantanAluminium
R en Ohms8,655°25014

Observez les résultats et conclure :

La résistance du fil (même longueur, même diamètre) dépend du matériaux qui le constitue.

Conclusion

La résistance d'un fil conducteur dépend de sa longueur, de son diamètre et du matériau qui le constitue.

Quelques applications

  • Le cuivre : Les fils sont peu résistants d'où leur utilisation dans les circuits électriques ;
  • L'aluminium : de faible résistance. Les fils sont plus légers et moins coûteux que les fils du cuivre. Utilisé pour le transport de l'électricité sur de grandes distances ;
  • Les alliages
    • Le nichrome ( nickel - chrome ) : De grande résistance, il est utilisé pour réalisé des conducteurs ohmiques chauffants (radiateurs, grille-pain ) ;
    • Le constantan ( cuivre- nickel ) : De grande résistance, il est aussi utilisé pour réaliser des conducteurs ohmiques.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.

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arzap
arzap
Invité
1 Fév.

impressionnant !

Julie.M
Julie.M
Invité
7 Avr.

Très bon résumé sur ce cours.
L’explication est clair, c’est mieux expliqué que les profs
Bravo

Techno38390
Techno38390
Invité
5 Mai.

Pas mal.
Juste un truc, dans le code des couleurs, pour le 3° anneau, repère « C », je préfère dire « nombre de zéros ». Il me semble que ça parle plus aux élèves.

Choco-Banane
Choco-Banane
Invité
5 Mai.

Je ne pense pas qu’un élève de 3ème puisse être dérouté par une puissance de 10. La résistance est une leçon de 3ème. On étudie les puissances en 4ème en maths. Enfin, bref, de toute façon, ça revient au même…

Andrès
Andrès
Invité
21 Mai.

Trés bien !! c’est clair et complet. Merci

julius007
julius007
Invité
6 Oct.

[bgcolor=green][size=18px]merci[color=green][sup][quote][center][url=http://][/url][sub][u][i][b]

tata117
tata117
Invité
21 Jan.

je comprend rien a set chos e quelle est l’influence d’une resistance

FREEDAY
FREEDAY
Invité
29 Avr.

bravo c’est assez bien illustré. continuez…