Chapitre IV – Les résistances électriques

III – Influence de la résistance dans un circuit.

Expériences : On réalise la série d’expériences suivantes :

• Une résistance électrique provoque une diminution de l’intensité du courant électrique.
• La place qu’occupe une résistance électrique dans un circuit série n’a pas d’importance.

Augmentons alors la valeur de la résistance dans le circuit précédent :

• Plus la résistance dans un circuit augmente et plus l’intensité du courant diminue.

IV – L’effet Joule.

Le générateur fournit de l’énergie électrique à la résistance qui la transfère essentiellement à l’extérieur sous forme de chaleur ( transfert thermique ). C’est ce qu’on appelle l’effet Joule.

Le passage du courant électrique dans les récepteurs provoque parfois un fort dégagement de chaleur : c’est l’effet Joule, du nom du physicien anglais James Prescott Joule ( 1818-1889).

Ce phénomène trouve de nombreuses applications dans notre vie quotidienne, qu’il s’agisse de nous chauffer, de nous éclairer, et même de nous protéger.

C’est par exemple l’augmentation de température des fils de désembuage sur la vitre arrière des voitures qui provoque l’évaporation de la buée ou la fusion du givre.

C’est encore le passage du courant qui, portant au rouge les résistances de la plaque, permet la cuisson des aliments par effet Joule.

Cet effet Joule se manifeste aussi dans les lampes à incandescence : l’énergie électrique porte le filament à plus de 2200°C : on dit qu’il est chauffé à blanc. Il émet alors de la lumière et produit de la chaleur qui est inutile.

Dans une installation électrique, pour protéger les appareils d’une trop forte intensité du courant et éviter les risques d’incendie en cas de court-circuit, on utilise des fusibles. Chaque fusible est calibré à partir d’une valeur d’intensité choisie par le fabricant. Il s’échauffe grâce à l’effet Joule puis fond. Le circuit est alors ouvert : le courant ne circule plus et tout danger est écarté.

 V – La loi d’Ohm.

 1) Expérience

Etude de l’intensité qui traverse une résistance en fonction de la tension entre ses bornes.

On utilise le circuit schématisé ci-dessous.

Le voltmètre mesure la tension U_R aux bornes de la résistance et l’ampèremètre mesure le courant électrique I_R qui la traverse.

La résistance utilisée a pour valeur R = 150 Ω.

Faisons varier la tension aux bornes de la résistance, relevons sa valeur ainsi que l’intensité du courant qui la traverse.

2) Observation et interprétation.

On obtient les valeurs suivantes :

On trace alors le graphique représentant la tension U_R (en ordonnée) en fonction de l’intensité I_R (en abscisses).

On constate que le graphique représentant la tension UR en fonction de l’intensité IR est une droite passant par l’origine.
La tension aux bornes de la « résistance » et l’intensité du courant qui la traverse sont donc proportionnelles.

• Calculons alors le rapport U_R / I_R (en volt et en ampère) pour chaque colonne du tableau :

On constate que le rapport de proportionnalité U_R / I_R  est égale à la valeur de la resistance, soit :

U_R / I_R = R

Ou encore : U_R = R x I_R

Cette relation s’appelle la loi d’Ohm.

On remarque une relation de proportionnalité entre la tension U  aux bornes d’une résistance et l’intensité I du courant qui la traverse. On remarque la relation suivante :

Cette relation s’appelle la loi d’Ohm. Elle permet de relier, pour un conducteur ohmique, la valeur de la tension aux bornes du dipôle avec le courant qui la traverse.