Loi d’Ohm – Cours – 4ème – Physique – Chimie – Collège
- Comment varie l’intensité et la tension pour une résistance ?
- Quelle relation existe-t-il entre la tension et l’intensité pour une résistance ?
- I. Caractéristiques d’un dipôle
Lorsqu’on représente sur un graphique la tension U aux bornes d’un dipôle électrique, en fonction de l’intensité I qui le traverse, on étudie la caractéristique du dipôle.
I.1. Comment tracer la caractéristique d’une résistance ?
Pour déterminer la caractéristique d’une résistance on réalise le montage ci-contre:
Ce circuit est composé d’un générateur dont on peut faire varier la tension (symbole composé du symbole de la pile auquel est ajoutée une flèche), d’une résistance, d’un ampèremètre et d’un voltmètre.
En faisant varier la tension aux bornes du générateur on fait également varier la tension aux bornes de la résistance ainsi que l’intensité du courant électrique qu’elle reçoit.
Les appareils de mesure permettent de déterminer des couples de valeurs (tension et intensité).
Ces couples sont les coordonnées des points qui serviront à tracer la caractéristique sur un graphique où les intensités sont en abscisse (axe horizontale) et les tensions en ordonnées (axe verticale).
I.2. Propriétés de la caractéristique de d’une résistance
La caractéristique d’une résistance est toujours une droite qui passe par l’origine. Cette droite indique que la tension aux bornes de la résistance est proportionnelle à l’intensité du courant qu’elle reçoit.
Le coefficient de proportionnalité correspond alors à la valeur de la résistance.
Exemple:
Pour une résistance de 10 ohm on obtient, grâce aux mesures, les points suivant: (I = 0,1 A ; U = 1 V), (I = 0,2 A ; U = 2 V), (I = 0,3 A ; U = 3 V) ;(I = 0,4 A ; U = 4 V).
Ces valeurs permettent de tracer la caractéristique ci-contre:
La tension est alors bien 10 fois plus grande que l’intensité.
- II. Énoncé de la loi d’ohm
La caractéristique d’un dipôle ohmique est donnée par la relation :
U : tension aux bornes du dipôle en Volt (V)
I : I : Intensité qui traverse le dipôle en Ampère (A)
R : résistance du dipôle en Ohm (Ω)
Cette relation est appelée loi d’Ohm.
La représentation graphique U= f(I) de cette caractéristique est une droite passant par l’origine, ce qui signifie que U et I sont proportionnels.
- III. Utilisation de la loi d’Ohm
III.1. Par le calcul
Cette loi étant valable pour tout dipôle ohmique, on peut s’en servir pour calculer :
ü U, si on connaît la valeur de I et de R : formule
ü R, si on connaît la valeur de U et de I : formule
ü I, si on connaît la valeur de U et de R : formule
III.2. Par le graphique
On peut également utiliser la représentation graphique de la caractéristique du dipôle ohmique :
On peut par exemple calculer la résistance de ce dipôle ohmique car au point A on a : U = 1.5 V et I = 0.1 A donc 15 W
Sinon on peut nous donner la valeur de la résistance correspondant à la caractéristique tracée et nous demandait à quelle intensité correspond une tension de 3V par exemple : cela donne I = 0.2 A (pour cette résistance).
- IV. Caractéristique d’un dipôle non ohmique
Un dipôle n’est pas ohmique, lorsqu’il ne vérifie pas la loi d’ohm U = R×I.
La résistance R de ce dipôle n’est plus constante, la caractéristique de ce dipôle n’est plus une droite.
Remarque : En fait en générale, la résistance d’un dipôle dépend de la température, et comme une lampe chauffe beaucoup pour assurer sa fonction d’éclairage …
- V. Que devient l’énergie apportée par le générateur ?
- Dans un montage électrique, le courant électrique est dû à un déplacement de petites particules chargées négativement, les électrons.
- S’il y a une résistance dans le circuit, comme son nom l’indique celle-ci résiste au passage du courant.
- Ceci a pour effet de provoquer l’échauffement du dipôle : on appelle cela l’effet Joule, l’énergie électrique apportée par le générateur est transformée en chaleur.
- Cet effet Joule peut être un avantage ou un inconvénient : il est bénéfique dans le cas d’un barbecue électrique par exemple, c’est grâce à la résistance qui s’échauffe que l’on cuit les aliments.
- Il est gênant dans le cas d’un ordinateur ou d’une télévision, car il constitue une perte d’énergie sous forme de chaleur.
