1.La loi d'ohm - présentation
1.1 Origine :
La loi d'Ohm est une loi fondamentale en électricité et en électronique. Cette loi à été définie par un physicien allemand du nom de Georg Simon Ohm, qui l'a publie en 1827.
Cette loi est aussi importante pour les électroniciens que la célèbre
formule E=MC² pour les physiciens. Cette loi établit une relation
essentielle entre la résistance, la tension et le courant dans un circuit électrique. Voici le tableau permettant de trouvé la valeur manquante de la formule :
1.2 Comment ça marche ?
Dans cette formule, les variables sont définies comme suit :
- U la tension aux bornes de la résistance ;
- I l’intensité du courant qui circule à travers la résistance ;
- R la valeur de la résistance.
La loi d'Ohm établit que :
- sous la forme U = R × I, elle permet de calculer la tension lorsque la résistance et l’intensité sont connues ;
- sous la forme I = U / R, elle permet de calculer l’intensité lorsque la tension et la résistance sont connues ;
- sous la forme R = U / I, elle permet de calculer la résistance lorsque la tension et l’intensité sont connues
Dans ces équations, la tension (U) est mesurée en volts (V), l'intensité (I) en ampères (A) et la résistance (R) en ohms (Ω).
NB : Il est important de noter que la loi d'Ohm s'applique uniquement au courant continu. Pour le courant alternatif (sinusoïdal), une autre formule similaire, mais différente, est nécessaire. Pour plus de détails, vous pouvez consulter Wikipedia, ou une autre source spécialisée. Voir ici.
1.3 Analogie avec l'eau :
On peut comparer le courant qui passe dans un fil avec de l'eau qui passe dans un tuyau. Imaginons un grand réservoir plein d'eau. Ici, la hauteur d'eau représente la puissance de la chute d'eau. Plus elle est grande, plus il y a de puissance. On peut comparer ça à la tension électrique.
Ensuite, on peut imaginer un tuyau partant de ce réservoir. L'eau circulant dedans correspond donc au courant. Ce tuyau a un diamètre.
Plus le tuyau est petit, plus l'eau circulera lentement car elle aura
des difficultés à passer. En revanche, plus le diamètre est grand, plus
l'eau circulera vite, car c'est plus facile de passer. On peut comparer ça avec la résistance. Plus la résistance est élevée, plus le courant aura du mal à passer.
Voici un schéma pour illustrer l'analogie :
Voici un document décrivant cette analogie.
2. Exemples d'utilisation de la loi d'Ohm :
2.1 Exemple : Calculer une résistance
Pour bien comprendre la loi d'ohm, rien ne vaut un petit exemple. Imaginons que nous disposions d'une pile de 4,5V et d'une LED qui nécessite 2V à 20 mA (soit 0,02 A). Si nous alimentons directement la LED avec une tension supérieure à sa tension nominale, comme celle de la pile de 4,5V, cela peut causer une surintensité et endommager la LED. Pour prévenir cela, nous utilisons une résistance pour limiter le courant et protéger la LED en offrant une résistance appropriée au flux de courant.. Nous avons donc besoin d'une résistance pour limité le courant. Pour calculer cette résistance, nous appliquons la loi d'ohm puisque l'intensité et la tension sont connues. La chute de tension à travers la LED serait de 4,5V - 2V = 2,5V.
R = U / I
R = 2,5V / 0,02A = 125Ω
R = 125Ω
Le montage sera donc le suivant :
2.2 Exemple : calculer une tension
U = R × I, ou Tension = résistance × courant.
U = 3Ω × 2A = 6V
U = 6V
2.3. Exemple : Calculer le courant.
Supposons un circuit comprenant une lampe de 3Ω alimentée par une pile de 6V. En utilisant la formule I = U ÷ R, nous pouvons calculer le courant traversant le circuit.I = 6V ÷ 3Ω = 2A
Ainsi, le courant dans ce circuit est de 2A.
3. Conclusion :
En conclusion, la loi d'Ohm est une loi fondamentale en électricité qui établit la relation entre la tension, le courant et la résistance dans un circuit. Comprendre cette loi est essentiel pour la conception et le fonctionnement des circuits électriques et électroniques. En utilisant les formules de la loi d'Ohm, vous pouvez calculer diverses grandeurs électriques et dimensionner vos composants en conséquence.
3.1 Calculer la puissance, c'est aussi très utile !
De plus, la loi d'Ohm nous permet également de comprendre la puissance dissipée par une résistance dans un circuit. La formule P = U × I est une autre formulation de la loi d'Ohm qui permet de calculer la puissance dans un circuit.
Dans cette formule, P représente la puissance en watts (W), U est la tension en volts (V) et I est l'intensité du courant en ampères (A). Cette formule indique que la puissance dissipée dans un circuit est le produit de la tension appliquée et de l'intensité du courant qui le traverse.
Il est important de prendre en compte la puissance dissipée lors de la conception d'un circuit afin de choisir des composants capables de gérer cette puissance et d'éviter tout problème de surchauffe. De plus, la connaissance de la puissance consommée par les composants peut être utile pour dimensionner correctement l'alimentation électrique nécessaire.
Ainsi, la formule P = U × I complète la compréhension de la loi d'Ohm en incluant la notion de puissance dans les calculs électriques.