Résistance

Code couleur des résistances

Le type de résistance le plus couramment utilisé se compose de quatre bandes, alors expliquons la signification de chacune de ces bandes. Pour déterminer les propriétés d'une résistance, il faut la lire de gauche à droite. Les deux premières bandes correspondent aux deux premiers chiffres. La troisième bande est le multiplicateur, qui indique simplement combien de zéros nous devons ajouter aux deux premiers chiffres. Enfin, la quatrième bande est la tolérance, ou l'erreur de la résistance. Chaque couleur est associée à un chiffre, qui est compilé dans le tableau 1 ci-dessous.

Tableau 1 - Code couleur des résistances.

Pour mieux comprendre l'application de ces valeurs, analysons la résistance située à l'extrême droite de la figure 1.

• Les résistances àtrois bandes se composent de deux chiffres et d'un multiplicateur, car la bande de tolérance est toujours "sans couleur".
• Les résistances àcinq bandes sont les mêmes que les résistances à quatre bandes, mais avec trois chiffres au lieu de deux.
• Les résistances àsix bandes sont les mêmes que les résistances à cinq bandes, sauf qu'elles ont une bande supplémentaire indiquant le coefficient de température.

Symbole de la résistance

Dans les équations, la résistance est représentée par la lettre "R", ce qui est assez simple. Cela devient un peu plus délicat lorsque nous devons inclure des résistances dans un circuit électrique, où tout comme chaque autre composant, elles ont leur propre symbole. Selon la source et le pays d'origine, une résistance fixe peut être représentée soit par une ligne en zigzag (style américain), soit par une boîte rectangulaire (style international), comme le montre la figure 2 ci-dessous. Pour associer la ligne en zigzag à la résistance, il suffit d'imaginer le courant passant par une ligne droite par rapport à un chemin qui change aussi rapidement - il sera évidemment beaucoup plus difficile pour la charge électrique de passer par cette ligne.

Fig. 2 - Symboles de résistance, la boîte rectangulaire est la version internationale, la ligne en zigzag est la version américaine.

Une résistance fixe implique simplement que sa résistance reste constante et ne peut pas être ajustée. Parfois, ces symboles sont entourés de lignes et de flèches supplémentaires. Cela indique un type de résistance très spécifique avec des fonctionnalités particulières, que nous n'aborderons pas dans ce cours.

Résistance et résistivité

On pense souvent que la résistance et la résistivité sont la même chose, ce qui n'est absolument pas le cas. Les deux concepts sont imbriqués, mais la résistance décrit l'opposition du courant due à la matière, tandis que la résistivité quantifie les propriétés structurelles de la matière.

La résistivité est généralement représentée par le symbole \(\rho\). Les facteurs qui influencent la résistivité d'un matériau sont la structure atomique et la température. La résistivité n'a rien à voir avec la forme d'un objet. Les valeurs de résistivité de différents matériaux ont été déterminées en laboratoire et présentées sous forme de tableau, généralement à une température de \(0\, ^\circ \mathrm{C}\) ou à une température ambiante (\(20\, ^\circ \mathrm{C}\)). La résistivité de certains des matériaux les plus couramment utilisés est indiquée dans le tableau 2 ci-dessous.

Tableau 2 - Résistivité de divers matériaux à température ambiante.

Formule de résistance

Les principaux facteurs qui influencent la résistance d'un objet sont sa forme et le matériau dont il est constitué. Nous pouvons facilement obtenir l'expression de la résistance en considérant un cylindre, comme celui de la figure 3.

Fig. 3 - La résistance d'un cylindre est directement proportionnelle à sa longueur et à sa résistivité, et inversement proportionnelle à la surface de sa section.

Mathématiquement, l'expression de la résistance est la suivante

\[ R=\frac{\rho \ell}{A}\]

où \N(R\N) est la résistance mesurée en ohms \N(\Nà gauche(\NOmega\Nà droite)\N), \N(\Nell\N) est la longueur du cylindre mesurée en mètres (\N(\Nmathrm{m}\N)), \(A\) est la surface de la section transversale du cylindre en mètres carrés \(\left(\mathrm{m^2}\rright)\), et \(\rho\) est la résistivité du matériau mesurée en ohm-mètres \(\left(\Omega\,\mathrm{m}\rright)\r). Cette équation peut être appliquée à d'autres formes plus complexes.

Essentiellement, la résistance explique la facilité avec laquelle les charges électriques se déplacent dans ce cylindre. Si l'on augmente sa longueur, le nombre total de collisions entre les atomes du matériau et les charges électriques augmentera, car ces dernières parcourront une plus grande distance. De même, si nous augmentons le diamètre du cylindre, le courant se déplacera plus facilement à travers lui, et il y aura donc moins de résistance. Enfin, si la résistivité d'un matériau est plus élevée, cela signifie que le matériau peut résister plus fortement au courant électrique, et donc que la résistance de l'ensemble du cylindre sera plus élevée.

Appliquons l'équation de la résistance à un exemple de problème.

Résistance électrique et conductance

Lorsqu'il s'agit de circuits électriques, la résistance électrique et la conductance sont des caractéristiques importantes qui décrivent leur comportement. Ces deux propriétés sont étroitement liées au courant électrique et à la capacité d'un composant à se déplacer à travers lui. Examinons chacune d'entre elles séparément.

Résistance

La résistance peut être mesurée à l'aide d'un ohmmètre ou calculée à l'aide de la loi d'Ohm :

\[R=\frac{\Delta V}{I},\]

où \(R\) est la résistance en ohms (\(\Omega\)), \(V\) est la tension en volts (\(\mathrm{V}\)), et \(I\) est le courant en ampères (\(\mathrm{A}\)).

Si nous connaissons le type de circuit et la résistance individuelle de chaque résistance, nous pouvons trouver la résistance totale d'un système électrique à l'aide des relations suivantes :

• Si les résistances sont en série (c'est-à-dire les unes à côté des autres), tu additionnes la valeur de chaque résistance : \[R_\mathrm{series}=\sum_{n}R_n=R_1+R_2+ \cdots,\]

• Si les résistances sont en parallèle, la règle pour trouver la résistance totale est la suivante : \[\frac{1}{R_\mathrm{parallel}}=\sum_{n}\frac{1}{R_n} =\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\cdots.\]

Conductance

La conductance est tout simplement la propriété opposée de la résistance. Si la résistance nous indique dans quelle mesure un composant s'oppose au courant, la conductance explique avec quelle facilité le courant peut passer à travers ledit composant.

Étant donné qu'il s'agit de l'inverse de la résistance, la conductance \(G\) peut être exprimée mathématiquement comme suit

\[G=\frac{1}{R}=\frac{I}{\Delta V}.\]

Elle est mesurée en siemens (\(\mathrm{S}\)), qui sont l'inverse d'un ohm : \(1\,\mathrm{S}=1\,\frac{1}{\Omega}.\).