mercredi 22 juin 2011

La loi d'ohm - la loi de joule


La résistance électrique

Généralité sur les résistances

Une résistance est un dipôle ayant la propriété de s'opposer plus ou moins au passage du courant électrique. Il existe plusieurs types de résistance qui peuvent être regroupées en deux grands groupes:
  • Les résistances linéaires dont la caractéristique I=f(U) est une droite.
  • Les résistances non linéaires dont la caractéristique I=f(U) n'est pas une droite. Ces résistances sont sensibles soit à la tension température, soit à la tension, soit au champ magnétique. On distingue dont les thermistances (C.T.N et C. T. P):
    • C.T.N: résistance à coefficient de température négative. La résistance diminue quand la température augmente.
    • C.T.P: résistance à coefficient de température positive. La résistance augmente quand la température augmente.
    • Varistance (V.D.R): La résistance diminue quand la tension augmente.
    • Photo résistance (LDR): La résistance diminue quand elle est éclairée.
    • Les magnétorésistances (MDR): La résistance diminue quand le champ électrique augmente.

Résistivité - conductivité - conductance

La résistance d'un fil conducteur homogène de longueur l et de secteur S à une température constante se traduit par la relation: RΦ.l/S.
  • R: résistance en ohm
  • Þ: résistivité en ohm mètre
  • l: longueur du fil en m
  • S: section en m2
Þ caractérise la nature du fil notamment sa capacité à laisser passer le courant électrique.
La conductivité est l'inverse de la résistivité Y=1/Þ et s'exprimée en siemens/mètre: Y en s/m
La conductance est l'inverse de la résistance G=1/R. G en siemens(s)

Variation de la résistance en fonction de la température

Pour les métaux et les alliages, la résistivité est fonction de la température. Les valeurs Þ0 et Þc de la résistivité à 0° Celsius et à O° Celsius sont liés à la relation suivante:
Þo = Þ0(1 + ßO)
ß: coefficient de température
ß = 1/250
RO = R0(1 + ßO)


La loi d'ohm

Enoncé de la loi

La loi d'ohm stipule que la tension U aux bornes d'un résistor est égale au produit de sa résistance R par l'intensité du courant I qui le traverse. U=R.I
  • U en V
  • R en ohm
  • I en A
Aux bornes d'un résistor le courant et la tension ont toujours le sens contraire.


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Association des résistances.

En série

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La loi de Kirchhoff des mailles dit que la somme algébrique dans une maille est égale à 0:
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U - UR1 - UR2 - UR3 = 0
U - R1.I - R2.I - R3.I = 0
U - I(R1 + R2 + R3) = 0
U - I.Re = 0
Re = R1 + R2 + R3
Une maille est un circuit fermé

En parallèle

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Loi de Kirchhoff des noeuds.
La loi de Kirchhoff des noeuds stipule que la somme des courants qui entre dans un noeud est égale à la somme des courants qui en ressortent.
I = I1 + I2 + I3
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Dans un montage en parallèle l'inverse de la résistance équivalente est égal à la somme des inverses des résistances du circuit. La conductance équivalente est égale à la somme des conducteurs des éléments du circuit.


Expression de la puissance

La puissance électrique dissipée entre deux points A et B d'un conducteur est égale au produit de la tension aux bornes de ce conducteur par l'intensité du courant qui le traverse:
P = U.i

  • P en watt (w)
  • U en Volt (v)
  • A en Ampère (A)
D'après la loi d'ohm, on a:
U = R.U ↔ P = R.I2
U = R.I ↔ I = U/R d'où P = U2/R


La loi de Joule

On appelle effet joule, le dégagement de chaleur qui accompagne toujours le passage du courant électrique dans un conducteur.
D'après la loi de Joule, la quantité de chaleur dégagée dans un conducteur est fonction de l'intensité du courant, du temps de passage de ce courant et la valeur de la résistance du conducteur.
W = R.I2.t
  • W: j
  • R: ohm
  • I2: A
  • t: s
W = P.t = U.I.T
W en Wh si:
  • P en W
  • t en h
1Wh = 3.600 J
1Cal = 4,18 J


Valeur des unités (Rappel)


Giga (G)
Méga (M)
Kilo (K)
Unité
milli (m)
micro (µ)
nano (n)
Pico (p)
109
106
103
1
10-3
10-6
10-9
10-12
Tension (V)
109V
106V
103V
1V
10-3V
10-6
10-9V
10-12V
Résistance
109ohm
106ohm
103ohm
1 ohm
10-3ohm
10-6ohm
10-9ohm
10-12ohm
Intensité (A)
109A
106A
103A
1 A
10-3A
10-6A
10-9A
10-12A

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