Loi d'Ohm

La loi d'Ohm a été formulée en 1827 par le physicien allemand Georg Simon Ohm à partir d'expériences qu'il a réalisées sur des circuits électriques simples contenant des fils de différentes longueurs.

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    Laloi d'Ohm est l'un des principes les plus fondamentaux et les plus importants des circuits électriques.

    La loi d'Ohm stipule que la tension entre deux points d'un circuit électrique est directement proportionnelle au courant qui passe entre ces deux points. La constante de proportionnalité est égale à la résistance.

    La formule delaloi d'Ohm est la suivante :

    V = IR

    Ici, V est la tension aux bornes d'un conducteur, I est le courant qui traverse le conducteur et R est la résistance électrique du conducteur. La résistance danslaloi d'Ohm est toujours égale à une valeur constante et peut être calculée en prenant une série de mesures de tension et de courant sur une plage de valeurs appropriée avant de reporter les données sur un graphique en ligne droite et de calculer son gradient.

    Avant de poursuivre notre explication de la loi d'Ohm, nous devons passer en revue quelques concepts de base concernant les circuits électriques.

    La loi d'Ohm : Les circuits électriques

    Un circuit électrique est un ensemble de composants électriques reliés par des fils conducteurs à travers lesquels un courant électrique peut passer. Un courant électrique est constitué d'électrons en mouvement qui circulent autour du fil sous l'influence d'une tension appliquée. Pour que les composants électriques permettent la circulation de la charge électrique, ils doivent être constitués de matériaux conducteurs d'électricité. Un conducteur est un matériau ou un composant électrique qui facilite la circulation de la charge (courant électrique) dans une ou plusieurs directions. On dit que de tels matériaux sont de bons conducteurs d'électricité.

    Loi d'Ohm, Schéma d'un circuit électrique, StudySmarterExemple de circuit électrique, adapté de l'image de : MikeRun CC BY-SA 4.0

    Lesmétaux sont de bons conducteurs d'électricité, c'est pourquoi nous créons des circuits électriques, tels que ceux utilisés dans l'électronique quotidienne, en cuivre, qui est très conducteur.

    Lorsque l'on étudie les circuits électriques, on fait souvent la distinction entre les conducteurs ohmiques et les conducteurs non ohmiques.

    Un conducteur ohmique est un conducteur qui obéit à la loi d'Ohm.

    Le graphique de la tension en fonction du courant d'un conducteur ohmique présente une relation linéaire, ce qui n'est pas le cas des conducteurs non ohmiques.

    Loi d'Ohm, un graphique montrant la relation entre la tension et le courant dans les composants ohmiques et non ohmiques, StudySmarterGraphique de la tension en fonction du courant pour un matériau ohmique et pour un matériau non ohmique, Iñaki Caparros-StudySmarter Originals.

    Un conducteur non ohmique n'obéit pas à la loi d'Ohm . La relation entre la tension et le courant pour un conducteur non ohmique n'est pas linéaire.

    Le comportement des conducteurs non ohmiques n'est pas nécessairement le même que celui illustré dans la figure ci-dessus. La caractéristique importante est qu'il existe une relation non linéaire entre le courant et la tension, ce qui signifie que le graphique de la tension en fonction du courant n'est pas une ligne droite. Les filaments d'ampoules ou certains semi-conducteurs tels que les transistors ou les diodes sont des exemples de conducteurs non ohmiques.

    Certains matériaux ne conduisentpastrès bien l'électricité. Ces matériaux ou les composants électriques fabriqués à partir de ces matériaux sont appelés isolants.

    Les isolants peuvent être utilisés pour ralentir ou arrêter le flux de charge et ont de nombreuses applications dans le monde réel, comme le revêtement en plastique des fils électriques qui nous empêche de recevoir un choc électrique.

    Loi d'Ohm : Tension

    La tension est également connue sous le nom de différence de potentiel. La différence de potentiel entre deux points d'un conducteur est égale à la différence de potentiel électrique entre deux points. La différence de potentiel dans un circuit électrique est générée par des piles ou des batteries. En unités standard, nous exprimons la différence de potentiel/tension en volts (V).

    Dans les circuits électriques, la tension est générée par une pile ou une batterie, qui possède une borne positive avec un potentiel plus élevé et une borne négative avec un potentiel plus bas.

    Loi d'Ohm : Le courant

    Le courant est la vitesse de circulation de la charge électrique. L'appareil que nous utilisons pour mesurer le courant dans un circuit électrique s'appelle unampèremètre . L'unité standard du courant électrique est l'ampère (A).

    Loi d'Ohm : La résistance

    La résistance est une mesure du degré auquel les conducteurs résistent au flux d'électricité. L'unité standard de la résistance est l'ohm). La résistance d'un conducteur électrique augmente avec la longueur et diminue avec l'épaisseur. La résistance dépend également du type de matériau dont il est fait.

    Un fil d'aluminium a une résistance plus élevée qu'un fil de cuivre de même longueur et de même section, ce qui signifie que le cuivre est un meilleur conducteur d'électricité que l'aluminium. Mais un fil d'aluminium a une résistance plus faible qu'un fil de cuivre quatre fois plus long.

    Pour augmenter la résistance électrique d'un circuit électrique, on peut ajouter un composant appelé résistance . Une résistance fixe obéit àlaloi d'Ohm, et différentes résistances fixes offrent différentes résistances fixes pour différentes utilisations.

    Loi d'Ohm, Résistances, StudySmarterExemples de résistances qui offrent une résistance différente dans les circuits électriques.

    Dérivation delaloi d'Ohm

    Il n'existe pas de dérivation exacte de la formule delaloi d'Ohm. Comme indiqué précédemment, la loi a été énoncée en 1827 par Georg Simon Ohm, mais il s'agit d'une loi empirique, ce qui signifie qu'elle était à l'origine basée sur des observations plutôt que dérivée de premiers principes. Ohm a découvert la loi en observant le comportement des conducteurs ohmiques lorsqu'on leur applique un courant. Sur la base des données obtenues, Ohm a affirmé qu'il existait une relation linéaire entre le courant et l'intensité, mais il n'a pas déduit la loi de façon théorique.

    La formule delaloi d'Ohm revisitée

    Maintenant que nous avons découvert ce que signifie chaque terme delaloi d'Ohm,rappelons la formule :

    V=IR

    Ou, pour l'exprimer en mots :

    voltage = current × resistance

    Nous pouvons voir dans l'équation qu'il existe une relation directe entre la tension et l'intensité du courant. On dit que la tension aux bornes d'un conducteur est directement proportionnelle au courant qui le traverse. Cela signifie que si nous augmentons d'un certain facteur le courant qui traverse un conducteur, la tension augmentera du même facteur et vice versa. Par exemple, si nous doublons la différence de potentiel aux bornes d'un fil, le courant qui le traverse doublera également.

    Nous pouvons réarranger la formule delaloi d'Ohm pour faire de la résistance ou du courant le sujet de la formule. Si nous connaissons les valeurs de deux variables delaloi d'Ohm, nous pouvons calculer la valeur de la variable manquante restante.Par exemple, si nous connaissons le courant qui passe à travers un composant d'un circuit électrique et que nous connaissons également la différence de potentiel entre deux côtés du composant, nous pouvons calculer la résistance du conducteur à l'aide de la formule suivante :

    R=VI

    Il s'agit toujours delaloi d'Ohm, simplement réarrangée pour faire de R le sujet de la formule. De même, si nous connaissons la différence de potentiel aux bornes d'un composant et sa résistance, nous pouvons calculer le courant I qui le traverse :

    I=VR

    Nous pouvons utiliser le diagramme suivant pour nous rappeler comment calculer chacune des variables delaloi d'Ohm lorsque nous connaissons les valeurs des deux autres.

    Loi d'Ohm, triangle de la loi d'Ohm, StudySmarterTriangle de la loi d'Ohm avec tension (V), courant (I) et résistance (R), Iñáki Caparros-StudySmarter Originals

    Ce triangle est appelé triangle delaloi d'Ohm. Pour nous rappeler comment calculer chacun de V, I et R, nous avons placé le triangle avec V dans le segment supérieur et I et R dans les segments inférieurs. Pour calculer la valeur de l'une des variables au bas du triangle, il suffit de diviser la valeur de V par la valeur de l'autre variable restante dans la partie inférieure du triangle. V se calcule simplement en multipliant les valeurs des deux variables du segment inférieur du triangle, à savoir I et R.

    Si tu as du mal à réarranger les équations, tu peux préférer calculer V, I et R en utilisant le triangle delaloi d'Ohm. N'oublie pas de dessiner un triangle et de le séparer en trois parties, la partie du haut contenant V et les deux segments du bas contenant I et R.

    Une pile de 9 V produit un courant de 3 A dans un fil. Quelle est la résistance du fil ?

    Pour résoudre ce problème, nous utilisonslaloi d'Ohm. En utilisant nos connaissances sur le réarrangement des équations ou le triangle delaloi d'Ohm, nous trouvons que la formule pour calculer la résistance est la suivante :

    R=VI

    Pour trouver l'une des deux variables du niveau inférieur du triangle delaloi d'Ohm, nous divisons la tension par l'autre variable du niveau inférieur. Dans ce cas, nous divisons V par I pour trouver R.

    Par conséquent, la résistance du fil dans cet exemple est :

    R=VI=9 V3 A=3 Ω

    Détermine la tension d'un circuit électrique avec un courant de 0,5 A et une résistance de 20 Ω.

    Dans ce cas, nous devons utiliser la première forme delaloi d'Ohm. Nous trouvons la formule delaloi d'Ohm pour la tension à l'aide du triangle delaloi d'Ohm :

    V=IR

    Maintenant, nous pouvons introduire les données du circuit électrique fournies dans la question en substituant 0,5 A pour le courant et 20 Ω pour la résistance :

    V=0.5 A×20 Ω=10 V

    Étant donné le circuit électrique suivant, calcule le courant qui le traverse une fois que l'interrupteur est fermé.

    Loi d'Ohm, Schéma d'un circuit électrique, StudySmarterCircuit électrique avec une tension V= 30 V et une résistance de R= 10 Ω, Iñaki Caparros-StudySmarter Originals

    Comme nous pouvons le voir sur la figure ci-dessus, le circuit électrique a une différence de potentiel de 30 V à ses bornes, et la résistance a une valeur de 10 Ω. Nous devons réarranger la forme originale de la formule delaloi d'Ohm. Si nous jetons un coup d'œil au triangle delaloi d'Ohm, nous pouvons réarranger la formule pour calculer le courant :

    I=VR

    En utilisant les valeurs des variables fournies dans la figure, nous pouvons calculer le courant comme suit :

    I=30 V10 Ω=3 A

    Loi d'Ohm - Principaux enseignements

    • La loi d'Ohm stipule que latension ou la différence de potentiel V entre deux points d'un circuit électrique est proportionnelle au courant qui le traverse, et que la constante de proportionnalité est la résistance.
    • L'expression générale delaloi d'Ohm est V = IR.
    • Un circuit électrique est un ensemble de composants électriques reliés par des fils à travers lesquels circule une charge électrique. Il est constitué d'éléments faits de matériaux conducteurs qui permettent aux charges électriques de se déplacer le long d'eux. Les matériaux qui ne conduisent pas bien l'électricité sont appelés isolants.
    • Latension est la différence de potentiel électrique entre deux points . L'unité standard de tension est le volt (V).
    • Lecourant est la vitesse de circulation d'une charge électrique. L'unité standard du courant est l'ampère (A).
    • Larésistance est la propriété d'un conducteur qui résiste au flux de charge électrique. L'unité standard de la résistance est l'ohm).
    • Laloi d'Ohm peut être utilisée pour calculer la tension, la résistance et le courant des conducteurs électriques, à condition que les deux autres variables soient connues. Une façon de se souvenir de la formule delaloi d'Ohm est le triangle delaloi d'Ohm.
    Questions fréquemment posées en Loi d'Ohm
    Qu'est-ce que la Loi d'Ohm?
    La Loi d'Ohm décrit la relation entre la tension, le courant et la résistance. Elle est donnée par la formule V = IR.
    Quelle est la formule de la Loi d'Ohm?
    La formule de la Loi d'Ohm est V = IR, où V est la tension, I le courant, et R la résistance.
    Comment appliquer la Loi d'Ohm?
    Pour appliquer la Loi d'Ohm, utilisez la formule V = IR pour résoudre des problèmes de circuits en connaissant deux des trois valeurs.
    Pourquoi la Loi d'Ohm est-elle importante?
    La Loi d'Ohm est essentielle pour comprendre et analyser les circuits électriques, facilitant le design et la réparation.

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    Les métaux sont-ils de bons conducteurs en général ?

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