Accueil sur les résistances électrique

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Accueil sur les résistances ohmique

détail: en électricité, le terme résistance désigne différentes choses, qui restent toutefois liées :; une propriété physique : l'aptitude d'un matériau conducteur à ralentir le passage du courant électrique; un dipôle électrique qui est utilisé pour réduire l'intensité du courant ou produire de la chaleur; un modèle mathématique qui respecte idéalement la loi d'Ohm, baptisé conducteur ohmique et qui permet de modéliser les dipôles réels; un composant électronique conçu pour approcher de manière très satisfaisante la loi d'Ohm dans une large plage d'utilisation.

La propriété physique

C'est la propriété d'un matériau à ralentir le passage d'un courant électrique. Elle est souvent désignée par la lettre R et son unité de mesure est l'ohm. Elle est liée aux notions de résistivité et de conductivité électrique. Pour un conducteur filiforme homogène, à une température donnée, il existe une relation permettant de calculer sa résistance en fonction du matériau qui le constitue et de ses dimensions :

détail: R = ρ * l / S = l / γ * S; ρ étant la résistivité en ohm-mètre (Ωm); l la longueur en mètres (m); S la section en mètre carré (m²); γ la conductivité en siemens par mètre (S / m)

La résistance est aussi responsable d'une dissipation d'énergie sous forme de chaleur. Cette propriété porte le nom d'effet Joule. Cette production de chaleur est parfois un effet souhaité (résistances de chauffage), parfois un effet néfaste (pertes Joule) mais souvent inévitable.

Un des problèmes majeurs pour les ingénieurs est que la conductivité et son inverse, la résistivité, dépendent fortement de la température. Lorsqu'un dipôle est traversé par un courant électrique, sa résistance provoque un échauffement qui modifie sa température, laquelle modifie sa résistance. La résistance d'un dipôle dépend donc fortement des conditions d'utilisation.

détail: La puissance dissipée par effet Joule est :; P : La puissance, en watt, dissipé par effet Joule par un courant continu; I : l'intensité du courant, en ampères, traversant la résistance; R : la résistance, en ohms

La résistance a ceci de particulier que c'est une des rares caractéristiques physiques dont la plage de valeurs va pratiquement de 0 (supraconducteurs) à ∞ (isolants parfaits).

C'est un composant électronique qui permet d'augmenter volontairement la résistance d'un circuit. Il est caractérisé par la proportionnalité entre l'intensité du courant qui le traverse et la tension entre ses bornes. Dans la pratique cette propriété ne se vérifie qu'approximativement à cause de la variation de résistivité avec la température du dipôle.

détail: On distingue :; Les résistances de puissance dont le but est de produire de la chaleur; Les résistances fixes dont le but est d'obtenir, dans un montage électronique, des potentiels ou des courants parfaitement déterminés en certains endroits du circuit. On indique alors par un code de couleur sa valeur de résistance et la précision de cette valeur. Ces résistances sont les seules à véritablement vérifier la loi d'Ohm dans un grand domaine d'utilisation (or elles ont été conçues après sa mort); Les résistances variables qui permettent à un utilisateur d'ajuster un courant : rhéostat, potentiomètre ou transistor CMOS; Les dipôles dont la résistance varie avec une grandeur physique : la température, l'éclairement, les forces appliqués

Caractéristique d'une résistance idéale : Courbe de I = f(U) = U / R

détail

Un conducteur ohmique est un composant électronique appelé également résistance et qui vérifie la loi d'Ohm :

U = R * I avec

I : l'intensité du courant, en ampères, traversant la résistance

U : la tension, en volts, entre ses bornes

La courbe représentative de la caractéristique d'une résistance est une droite passant par l'origine du repère.

Les termes de résistance pure ou de résistance idéale sont parfois utilisés. Le terme de résistor avait été introduit un certain temps dans les programmes de l'éducation nationale française, il en a été retiré par la suite.

En toute rigueur aucun dipôle n'applique exactement la loi d'Ohm. Le conducteur ohmique est donc davantage un modèle permettant de décrire les dipôles réels.

détail: Par exemple, la résistance d'un conducteur métallique à une température donnée est bien approchée par la relation :; R = R₀ (1 + aθ + bθ²) avec R₀ un hypothétique conducteur ohmique modélisant le comportement du conducteur parfaitement thermostaté à la température de 0 K et θ la température en K.

Lois d'électrocinétique
Expression de la puissance consommée

détail: La puissance consommée par un conducteur ohmique de résistance R peut se calculer de deux manières :; Soit on connait U, la valeur efficace de la tension effectivement appliquée aux bornes du dipôle cette dernière peut être différente de la tension délivrée par le générateur; P = U² / R; Soit, plus rarement, on connait I, la valeur efficace de l'intensité du courant qui traverse effectivement le dipôle; P = R * I²

Résistances équivalentes

détail: Les lois dites d'associations de résistances ne s'appliquent en toute rigueur qu'à des conducteurs ohmiques :; en série :; R_eq = R₁ + R₂; en parallèle; 1 / R_eq = 1 / R₁ + 1 / R₂

Technologies

Les résistances sont réalisées de manière à approcher de façon très satisfaisante la loi d'Ohm dans une large plage d'utilisation. Néanmoins, les contraintes techniques font qu'elles peuvent présenter une impédance ou une capacité non désirée. Aussi, leur résistance peut varier en fonction de paramètres tels que la température, le temps, etc...

infos: Les résistances de faible puissance de l'ordre du watt sont généralement des résistances à couche de carbone sur un support de céramique. Toutefois, d'autres technologies sont utilisées : les résistances à couche ou oxyde métallique. Elles possèdent différentes propriétés : exactitude, stabilité, inductance ou capacité, bruit thermique; Pour les puissances supérieures, la technique du fil résistant enroulé sur un corps en céramique est souvent utilisée. C'est en général un alliage chrome-nickel-fer qui est utilisé; Pour les très fortes puissances, on peut utiliser une technologie dite des résistances liquides consistant à faire passer le courant à travers une solution aqueuse contenant des ions cuivre

Elles sont très largement utilisées du fait de leur faible coût, mais sont généralement d'une exactitude limitée comparativement aux technologies métalliques. Elles se composent d'un substrat isolant recouvert d'une couche de carbone découpée en hélice afin d'en réduire la conductivité électrique. Le tout est enrobé d'un isolant fréquemment de couleur beige/orange. La plage de puissance d'une résistance à trou traversant se situe entre 0,125 et 5 watts. Les valeurs de résistances couvertes vont de l'ordre de 1 ohm jusqu'à 10 mégohm, pour une tolérance de 10 à 5 %.

Anciennes résistances agglomérées

Ces résistances étaient constituées d'un bâtonnet de carbone aggloméré. Un fil de connexion est enroulé à chaque extrémité. Leur valeur est donnée par un code de couleurs qui se lit dans l'ordre : corps, extrémité, point. Le point est le multiplicateur. Leur tolérance est généralement de 20 % ou de 10 % si l'autre extrémité est argentée. La puissance que peuvent dissiper ces résistances dépend de leur taille. Par exemple, une résistance quart de watt a un diamètre de 5 mm et une longueur de 18 mm. Ce type de résistance a été développé dès le début de la radio et abandonné dans les années 1950. Seul leur code de couleurs a été conservé sous la forme d'anneaux.

Résistance à film métallique

Elles sont souvent fabriquées à la manière des résistances à couche de carbone, mais le carbone est remplacé par un conducteur métallique. Cela se traduit par une meilleure stabilité en température entre 50 et 100 ppm/K, des tolérances plus serrés entre 2 et 0,5 %. La linéarité et la stabilité de ces résistances sont appréciées lorsque la valeur de la résistance est critique. Elles possèdent souvent un corps bleu ou gris mais cela n'est ni systématique ni normalisé.

Limite d'utilisation

Les valeurs électriques maximales supportées par une résistance sont généralement définies par la valeur maximale de la puissance qu'elle est capable de dissiper en régime permanent. On peut les calculer au moyen des relations suivantes :

infos: U = √ (P * R); I = √ (P / R); R, la valeur de la résistance, exprimée en ohms; P, la puissance maximale que peut dissiper la résistance, en watts; U, la tension ou différence de potentiel aux bornes de la résistance, en volts; I, l'intensité du courant traversant la résistance exprimée, en ampères

Bruit thermique

Le bruit thermique, généré par le passage d'un courant dans la résistance, est également nommé bruit de résistance, bruit Johnson ou bruit de Johnson-Nyquist. Il est le bruit produit par l'agitation thermique des électrons dans une résistance électrique en équilibre thermique. Le bruit thermique est un bruit blanc dont la densité spectrale de puissance dépend uniquement de la valeur de la résistance. Le bruit thermique peut être modélisé par une source de tension en série avec la résistance qui produit le bruit. Il dépend de la technologie employée pour fabriquer la résistance (carbone, céramique, couche métallique).

Le marquage des résistances CMS

Les résistances en boîtier cms bénéficient d'un marquage direct pour indiquer leur valeurs ohmiques. Pour la série E24 à 5 % de précision, c'est avec trois chiffres que la valeur est exprimée. Pour les résistances cms à 1 % de précision de la série E96, c'est avec quatre chiffres ou le code EIA-96 que le marquage s'effectue.

Calcul résistivité d'un fil

Inscrivez les valeurs dans les cases en modifiant celle par défaut et valider, vous pouvez inscrire soit le diamètre soit la section, remplacez la virgule par un point

Calcul diviseur de tension

Inscrivez les valeurs dans les cases et valider

Inscrivez les valeurs dans les cases et validez. Le symbole décimal est le point.

Calcul de la résistance totale d'un groupement de résistances en parallèle. R totale = 1 / R = 1 / R1+1 / R2...

Formulaire deux résistances en parallèle.

Formulaire trois résistances en parallèle.

Formulaire quatre résistances en parallèle.

Formulaire cinq résistances en parallèle.

Formulaire six résistances en parallèle.