La loi d’ohm (théorie)

On va commencer simplement nos cours d’électronique. Il faut y aller progressivement. Ayant donné des cours à des collégiens en technologie, je peux dire aujourd’hui que l’électronique est plutôt mal perçue et mal comprise (et parfois mal aimée). Il faut donc commencer soft.

Un peu d’histoire

La loi d’Ohm à été découverte par Georg Ohm, physicien allemand. L’ohm, de symbole Ω, est l’unité de résistance électrique du Système international. Voici petit lien Wikipédia pour ceux qui chercheraient à en savoir plus : https://fr.wikipedia.org/wiki/Georg_Ohm

Le composant résistance ou résistor

Mais que signifie cette loi ? Pour parler de cela, je vais commencer par parler du composant « résistor » que l’on appelle plus communément « résistance ».

Pour simplifier, une résistance ressemble le plus souvent à ça :

3 ResistorsUne résistance est en fait un composant qui conduit le courant plus ou moins bien. Selon sa valeur (en Ohm), la résistance est plutôt du côté des isolants (les matériaux qui ne conduisent pas le courant) ou du côte des bons conducteurs comme le cuivre.

Par exemple, la plupart des plastiques sont qualifiés d’isolants et les métaux sont souvent conducteurs. Les composants résistances se situent donc entre les deux et laissent toujours passer un peu le courant (plus ou moins).

Je cite souvent comme extrême l’air (un bon isolant – sauf en cas d’orage !!) et un fil de cuivre (un bon conducteur).

Petite précision : un simple fil peut être considéré comme une résistance très faible (et souvent négligée dans les circuits basse fréquence).

Comportement d’une résistance quand on la met sous tension

Voici le schéma de la mise sous tension d’une résistance :

SchemaAlimentationResistor
Schéma d’un resistor (résistance) alimenté par un générateur de tension (ex : pile).

Comme on peut le voir sur le schéma au dessus, le symbole (européen) de la résistance est symétrique. Cela veut dire qu’une résistance n’a pas de sens de branchement.

Voici la courbe caractéristique du comportement d’une résistance (le composant) :

Loi d’ohm pour une résistance

En mathématiques, il s’agit d’une fonction dite linéaire (cela forme une ligne ou droite). Ceci veut dire que dans une résistance pure (elle le sont rarement) l’augmentation du courant (ou la diminution) est proportionnelle à l’augmentation de la tension (et vice-versa). Si la tension est multipliée par deux aux bornes de la résistance, le courant est multiplié par deux dans la résistance. On dit donc que :

U = RI

R est ce que l’on appelle la pente de la droite. Plus R est grand plus la droite est orientée vers le haut et plus on va vers un isolant.
Ceci a une implication importante : une résistance forte donne un courant faible pour une grosse augmentation de tension (essayer de bien comprendre cette phrase en regardant le graphique ci-dessous) :

DroiteLineaireGrosseResistance
Loi d’ohm pour une grosse résistance

Bien sûr, si la pente est faible (la résistance étant donc faible comme elle est égale à la pente), une faible augmentation de tension provoque une forte augmentation de courant (avec parfois des dégâts à la clé en pratique -la résistance chauffe et grille). On tend donc vers un conducteur pur comme un fil (droite à l’horizontale).

DroiteLineairePetiteResistance
Loi d’ohm pour une petite résistance.

En mathématique (désolé, on va en faire un peu mais le moins possible), la pente correspond à ce que l’on appelle la dérivée. Pour une résistance :

R = dV/dI

autrement dit : R = (V2-V1)/(I2-I1) ou encore R = delta V/ delta I

Le delta V est la différence de tension (ou variation de tension) qui correspond à la différence de courant (variation de courant).

Voir pour explication le schéma ci-dessous.
En général, on nomme U la tension et I le courant :

Calcul de la pente (la résistance) en fonction de la variation de tension sur la variation de courant.

Voilà, j’ai envie de m’arrêter là car le but est de manipuler. Nous allons donc vérifier que les résistors fonctionnement bien selon la loi d’ohms (ou à peu près !!). Suite au prochain épisode.