La résistance électrique caractérise la capacité d'un conducteur électrique à laisser passer le courant électrique. On en trouve dans tous les circuits électriques, ce qui pose parfois problème, car à cause de l'effet Joule, elles dégagent de la chaleur lorsqu'elles sont parcourues par un courant. La loi d'Ohm relie la tension entre les bornes d'une résistance et l'intensité qui la traverse.
La résistance électrique
Conduction et résistance
On sait qu'il existe des conducteurs et des isolants électriques. Parmi les conducteurs, il y en a qui conduisent mieux l'électricité que d'autres.
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'une lampe à incandescence est d'environ 2 \Omega.
Un fil électrique a une résistance très faible, que l'on néglige généralement.
Les isolants (bois, verre, matière plastique, etc.) ne laissant pas passer le courant électrique, ils possèdent une très grande résistance.
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 :
Symbole d'une résistance électrique
La mesure de la résistance
L'ohmmètre
Ohmmètre
On mesure la résistance électrique d'un dipôle avec un ohmmètre branché à ses bornes.
Symbole de l'ohmmètre
Pour mesurer la résistance électrique d'un dipôle, on place l'ohmmètre aux bornes du dipôle en dehors d'un circuit.
Il faut positionner le sélecteur de l'ohmmètre dans la zone \Omega et sur le calibre le plus élevé, quitte à réduire le calibre pendant la mesure pour avoir une valeur plus précise.
Le code de couleur
Les résistances électriques possèdent des anneaux colorés qui renseignent sur la valeur de la résistance.
Code couleur sur une résistance
Le code de couleur est le suivant :
Correspondance couleur - chiffre
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, 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
Relation entre la tension, l'intensité et la résistance électrique
- Brancher une résistance aux bornes d'un générateur.
- Mesurer l'intensité du courant et la tension 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.
- Placer les valeurs obtenues de la tension et de l'intensité sur un graphique.
Cette expérimentation montre que la tension et l'intensité électrique sont deux grandeurs proportionnelles. Il s'agit de la loi d'Ohm.
Loi d'Ohm
La tension U aux bornes d'une résistance et l'intensité I qui la traverse sont deux grandeurs proportionnelles, le coefficient de proportionnalité étant la résistance R. Elles sont donc liées par la relation :
U = R \times I
Avec :
- U la tension (en Volts, V) aux bornes de la résistance
- I l'intensité (en Ampères, A) traversant la résistance
- R la résistance électrique (en Ohms, \Omega )
Si une résistance de 50 \Omega est parcourue par un courant électrique d'intensité 2 A, la tension entre ses bornes est :
U = 50 \times 2
U = 100 V
Le transfert d'énergie au niveau d'une résistance
Effet Joule
Le passage du courant électrique dans tout conducteur électrique entraîne un échauffement de celui-ci : c'est l'effet Joule.
Certains appareils électriques contiennent des résistances et mettent à profit l'effet Joule pour dégager de la chaleur : fours électriques, appareils à raclette, bouilloires, radiateurs électriques, sèche-cheveux, fers à repasser, etc.
La chaleur dégagée par effet Joule augmente avec la valeur de la résistance et l'intensité qui la traverse.
La plupart des circuits électriques contiennent des résistances, ils dissipent donc de la chaleur souvent gênante.
À cause des résistances que ses circuits contiennent, un ordinateur dégage beaucoup de chaleur et doit être refroidi par un ventilateur.
À cause de l'effet Joule, des surintensités (lorsque trop d'appareils fonctionnent en même temps ou sont branchés sur la même multiprise) peuvent provoquer des incendies. Pour éviter ces risques, on utilise des fusibles ou des disjoncteurs.
Pour protéger les installations électriques des surintensités, on utilise :
- Des fusibles : ce sont des fils métalliques qui fondent (à cause de l'effet Joule) lorsque l'intensité est trop élevée.
- Des disjoncteurs : ce sont des composants qui ouvrent le circuit lorsque l'intensité dépasse une valeur seuil.
Un fusible portant l'indication " 10 mA" fondra dès que l'intensité dépassera la valeur de 10 mA, ouvrant le circuit, ce qui empêche la circulation du courant électrique.