La résistance et la loi d’Ohm - 4ème - Séquence complète

Séquence complète pour la 4ème en Physique-chimie sur : La résistance et la loi d’Ohm

Thème 3 : L’énergie et ses conversions
Module 7-Les circuits électriques

Chapitre 4 – La résistance et la loi d’Ohm

➔ Cours pour la 4ème : La résistance et la loi d’Ohm

I- Notion de résistance

Activité documentaire : La résistance électrique

Généralités

La résistance électrique R traduit l’aptitude d’un matériau à s’opposer (ou résister) au passage du courant électrique.
Son symbole électrique est :
L’unité légale est l’Ohm, de symbole Ω.
Elle se mesure avec un ohmmètre, de symbole qui se branche directement aux bornes du conducteur dont on souhaite connaître la résistance.

On peut calculer la valeur d’une résistance à l’aide des anneaux colorés présents dessus.
La résistance dépend de la nature du conducteur et de ses dimensions.

Remarque : R augmente avec la longueur et diminue avec l’épaisseur.

Propriétés

Lorsqu’on ajoute une résistance dans un circuit, l’intensité du courant diminue.
Lors du passage du courant dans une résistance, on observe une augmentation de température comme dans tout conducteur. Cette conversion d’énergie électrique en énergie thermique est appelée : effet Joule.

Remarque : Cet effet est utilisé dans de nombreux appareils électriques comme les plaques vitraux céramiques, le four, les radiateurs etc.

II-La loi d’Ohm

Démarche d’investigation : Un sèche-linge en panne

On appelle caractéristique d’un dipôle, le graphique représentant la tension à ses bornes en fonction de l’intensité qui le traverse.
La caractéristique d’une résistance est un segment de droite passant par l’origine.
La tension U aux bornes d’une résistance est donc proportionnelle à l’intensité I du courant qui le traverse. Le coefficient de proportionnalité est la valeur de la résistance R (en Ω).

➔ Exercices avec les corrections pour la 4ème : La résistance et la loi d’Ohm

Exercice 01 :

On monte en série un générateur, un moteur et une résistance.

Données : I_G = 0,2 A ; I_M = 0,2 A ; R = 20 Ω ; U_G = 6 V

Calculer U_R?
En déduire U_M?

Exercice 02 :

On associe en série à un résistor de résistance R₀ = 100Ω, une lampe (3V et 50 mA). Le générateur délivre une tension de 24 V.

1) A l’aide d’un voltmètre branché aux bornes de la lampe, on mesure U_L = 6 V.

En déduire la valeur U_R de la tension aux bornes du résistor.

2) Calculer l’intensité qui circule dans le circuit. En déduire l’éclairement de la lampe ?

3) On veut que la lampe éclaire normalement.

Quelle doit être la tension aux bornes de la lampe et l’intensité qui traverse cette lampe.
Pour pouvoir faire briller normalement cette lampe, on branche en série une résistance supplémentaire. Quelle doit être la valeur de cette résistance ?

➔ Activité documentaire avec les corrections pour la 4ème : La résistance électrique

Descriptif : Dans cette activité, les élèves découvrent la notion de résistance électrique.

Compétences travaillées/évaluées :
D1 : Pratiquer des langages
• Utiliser la langue française pour rendre compte
• Lire et comprendre des documents scientifiques
D4 : Pratiquer des démarches scientifiques
• Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer des conclusions et les communiquer en argumentant.
D5 : Se situer dans l’espace et dans le temps
• Expliquer, par l’histoire des sciences et des techniques, comment les sciences évoluent et influencent la société.

Connaissances et compétences associées

Résistance électrique et sa mesure

Prérequis : Les éléments d’un circuit électrique / Ampèremètre

Nature de la ressource : Activité documentaire et construction de connaissances

Situation de départ

En électronique, on trouve dans les circuits de petits composants présentant des anneaux colorés appelés résistances (conducteur ohmique). Mais à quoi servent-ils ?

Doc 2. Georg Ohm et la résistance

Georg Ohm, physicien allemand (1789-1854), constata qu’en plaçant des fils de métaux différents dans des circuits électriques, le courant circulait plus ou moins bien. Il en déduit que les métaux n’ont pas tous le même pouvoir conducteur : ils résistent plus ou moins au passage du courant électrique. La résistance électrique est donc la propriété à s’opposer au passage du courant électrique. Cette grandeur physique est notée R, son unité est l’Ohm et son symbole est Ω (oméga).

➔ Démarche d’investigation avec les corrections pour la 4ème : Un lave-linge en panne

Descriptif : Dans cette activité, les élèves découvrent la relation qui lie la tension et l’intensité d’une résistance.

Compétences travaillées/évaluées :
D1 : Pratiquer des langages
• Utiliser la langue française pour rendre compte
• Lire et comprendre des documents scientifiques
• Passer d’une forme de langage à une autre
D4 : Pratiquer des démarches scientifiques
• Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer des conclusions et les communiquer en argumentant

Connaissances et compétences associées

Résistance électrique / Loi d’ohm

Prérequis : Les éléments d’un circuit électrique / Voltmètre

Nature de la ressource : DI et construction de connaissances

Situation problème :

Le sèche linge de Marc ne chauffe plus correctement. Il pense alors que c’est la résistance qui est en panne et il consulte alors la notice du fabriquant.

Il se demande comment il va choisir la valeur de la résistance et si cette valeur dépend de l’intensité, de la tension ou des deux.

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