I) Mise en situation
Une petite expérience qui pourrait parraitre amusante, consiste à comparer l'intensité du courant dans les deux schémas suivants :
La mesure de l'intensité qui circule dans la lampe du premier circuit donne \(\displaystyle I=0,410\) mA tandis que la mesure de l'intensité qui circule dans la lampe du deuxième circuit est \(\displaystyle I=0,330\) mA.
Quelle interprétation pourrions-nous donner ?
Les élèves ont répondu que cela provenait de la longueur des fils de connexions.
Ils imaginent que l'intensité du courant électrique est freinée à force de parcourir les longs fils ou bien que de l'électricité se perd dans les câbles.
II) Le conducteur ohmique et la résistance
Nous découvrons ici un nouveau composant appelé le conducteur ohmique (ou parfois le resistor) qui possède une résistance. Quelle est la différence ?
1) Définitions
La résistance et le conducteur ohmique se définissent de la façon suivante :
A savoir : La résistance électrique est la propriété à s'opposer au passage du courant.
Plus un matériau est conducteur, plus sa résistance électrique est faible, moins il s'oppose au passage du copurant.
A savoir : La résistance électrique notée \(\displaystyle R\) s'exprime en ohm, dont le symbole est \(\displaystyle \Omega\), et se mesure avec un ohmmètre.
A savoir : un conducteur ohmique est un dipôle utilisé pour sa résistance au passage du courant.
2) Propriétés
Le conducteur ohmique possède les propriétés suivante :
Propriété : Lorsqu'on ajoute un conducteur ohmique dans un circuit en série, l'intensité diminue.
Plus la résistance du conducteur ohmique augmente, plus l'intensité diminue.
Propriété : Lors du passage du courant dans un conducteur ohmique, on observe une augmentation de température. Cette conversion d'énergie (énergie électrique en énergie thermique) est appelée l'effet Joule.
Remarque : Les conducteurs ohmiques ne sont pas conçus pour supporter des températures élevées. Dans les appareils électriques chauffants (fer à repasser, machine à laver, etc .) ce sont les éléments appelés « résistances » qui sont utilisés pour exploiter l'effet Joule.
III) La loi d'Ohm
Une loi mathématique lie la tension \(\displaystyle U\) aux bornes d'un conducteur ohmique, l'intensité de courant \(\displaystyle I\) qui le traverse et la résistance \(\displaystyle R\) de ce dipôle :
Loi d'Ohm : La tension \(\displaystyle U\) aux bornes d'un conducteur ohmique est proportionnelle à l'intensité \(\displaystyle I\) du courant qui le traverse. La relation de proportionnalité est \(\displaystyle U=R\times I\).
Dans cette loi, l'intensité est exprimée en ampère, la tension en volt et la résistance en ohm.
Propriété : Comme la loi traduit une situation de proportionnalité, la caractéristique d'un conducteur ohmique est une droite qui passe par l'origine.
Un dipôle qui dispose d'une telle caractéristique, est appelé un conducteur ohmique.