energie - 3eme - chap 2 - loi dohm - 2020-2021

CHAPITRE 2 : RESISTOR ET LOI D'OHM

I RESISTANCE

Activité 1 : Résistor et résistance (p330-331)

1. L'intensité du courant est plus élevée dans le circuit 1 que dans le circuit 2

2. Le fil de cuivre est plus conducteur que le titane car il laisse passer plus de courant

3. Le courant circule plus ou moins bien selon les métaux

4. La résistance est la propriété de s'opposer au passage du courant. Elle s'exprime en ohm (Ω) et se note R.

5. La résistance du cuivre est plus faible que celle du titane c'est pourquoi le cuivre laisse passer davantage de courant

6. Les résistors ou conducteurs ohmiques sont des composants caractérisés par leur résistance. Ils permettent de diminuer l'intensité dans un circuit

1. Définition

Tous les matériaux ne conduisent pas le courant électrique de la même façon. Certains matériaux sont meilleurs conducteurs que d'autres : ils résistent peu au passage du courant, leur résistance est faible.

Les résistors ou conducteurs ohmiques sont des dipôles que l’on rencontre dans la plupart des circuits électroniques (Ordinateurs, télévision). Ils sont caractérisés par leur plus ou moins grande résistance. Leur symbole est :

2. Mesures des résistances

Chaque résistance est caractérisée par sa valeur notée R qui s’exprime en ohm (Ω). On utilise également le kilo ohm (kΩ ; 1 kΩ = 1 000 Ω) et le mégaohm (MΩ ; 1 MΩ = 1 000 000 Ω).

MΩ

kΩ

mΩ

On mesure une résistance avec un ohmmètre de symbole Il faut placer cet appareil aux bornes de la résistance en dehors de tout circuit. Le sélecteur est sur la position Ω (zone en vert) et on utilise les bornes : Ω et COM

b) On peut aussi déterminer la résistance avec le code des couleurs

- les deux premiers anneaux correspondent chacun à un chiffre. - le troisième anneau est un coefficient multiplicateur c’est à dire le nombre de zéros à rajouter - le dernier anneau indique la précision (tolérance) de la résistance

Voici le tableau du code des couleurs :

Chiffre

Noir

Gris

Marron

Bleu

Rouge

Vert

Jaune

Orange

Blanc

Violet

Couleur

Chiffre

Couleur

Orange

Noir

Rouge

Marron

Jaune

Vert

Bleu

Violet

Gris

Blanc

Vert – violet - noir

R = 57 Ω

orange – vert - rouge

R = 3500 Ω

marron – noir - bleu

R = 10 000 000 Ω

0,679

679Ω = kΩ 6,8 MΩ = Ω 294 kΩ = MΩ 56 MΩ = kΩ 2,7 kΩ = Ω 0,97 kΩ = Ω

6 800 000

56 000

0,294

2 700

970

Conducteur ohmique

1er anneau

3ème anneau

2ème anneau

Résistance en Ω

50 6 400 000 130

vert

noir

noir

(a)

Bleu

jaune

vert

(b)

Marron

orange

marron

(c)

3. Annie a besoin d’une résistance égale à 260 kΩ. Quelles vont être les couleurs des anneaux ?

Le code des couleurs donne une valeur de résistance en ohm. Il faut donc convertir : 260kΩ = 260 000Ω

Les couleurs seront donc rouge – bleu - jaune

Activité 2 : Mesures de résistance

Conducteur ohmique

1er anneau

2ème anneau

3ème anneau

Résistance code des couleurs

Résistance mesure

(a)

jaune

violet

marron

470 Ω

0,470 kΩ

2,17kΩ

(b)

2 200 Ω

rouge

rouge

rouge

67,9Ω

68 Ω

(c)

Bleu Gris

Gris rouge

Noir noir

83,0Ω

82 Ω

0,981MΩ

1 000 000 Ω

(d)

marron

noir

vert

On obtient des valeurs proches avec les 2 méthodes mais la valeur obtenue par mesure à l’ohmmètre est plus précise.

La plaque de cuivre est un très bon conducteur donc il a une résistance très faible. Pour le bois, il s’affiche « 1. » car la résistance est très grande.

La résistance du corps humain varie d’une personne à l’autre

Bilan La résistance mesurée est plus précise que la résistance déterminée avec le code des couleurs. La résistance varie selon les matériaux. Plus la résistance est faible, plus le matériau est conducteur. Pour un isolant, la résistance est trop grande pour être mesurée. La résistance du corps humain dépend de la personne (enfant ou adulte) , de l’état de la peau (épaisse ou fine, sèche ou mouillée).

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a. le cuivre est le meilleur conducteur car l'intensité dans le circuit est plus grande. Le graphite a une plus grande résistance électrique

b. On peut vérifier en mesurant la résistance à l'aide d'un ohmmètre

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a. Cet appareil est un ohmmètre. Il se branche aux bornes du dipôle

c. R = 26,7Ω

d. R = 27Ω avec le code des couleurs

II UTILISATION DES RESISTORS

Lorsqu’une résistance est placée dans un circuit électrique on obtient deux types de phénomène : – La résistance régule l’intensité du courant électrique. Plus la valeur de la résistance est élevée, plus l'intensité du courant dans le circuit est faible. – La résistance parcourue par un courant électrique chauffe : c'est l’effet Joule. L’effet Joule est la transformation de l’énergie électrique reçue par la résistance en énergie thermique.

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Les 2 circuits sont identiques sauf la résistance qui est plus élevée dans le circuit 1. Donc, dans ce circuit, l'intensité sera plus faible : I = 27mA

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b. Le résistor permet de diminuer l'intensité du courant

c. L'intensité du courant ne dépend pas de l'ordre des dipôles donc on place le résistor où on veut

II LA LOI D'OHM

Activité 3 : Relation entre U, I et R

U (V)

4.5

12

7.5

I (mA)

13.3

33.9

20.2

27.0

54.3

41.1

I (A)

0,0202

0,0411

0,027

0,0133

0,0339

0,0543

U ÷ I

226

223

221

222

221

219

5. Moyenne :

221

6. R = Ω

220

7. La valeur de la résistance et la moyenne sont presque

égales

8. Les 3 relations mathématiques sont donc :

Caractéristique de la résistance

U (V)

I (mA)

10 et 11. La courbe est une qui passe par du repère La tension et l’intensité sont

droite

l'origine

proportionnelles

U (V)

Caractéristique de la résistance

U = 4,3V

I (mA)

12. Si I = 20mA, U = 4,3V

13. Si U 8,5V, I = 37mA

I = 37mA

BILAN La caractéristique d’un résistor est une droite passant par l’origine du repère

La tension aux bornes d’un résistor est proportionnelle à l'intensité qui le traverse.

Enoncé de la loi d'Ohm La tension U aux bornes d’un résistor est égale au produit de la valeur de la résistance R par l'intensité I

U = R x I

Intensité I en ampère (A)

Tension U en volt (V)

Résistance R en ohm (Ω)

On en déduit : R = U ÷ I et I = U ÷ R

Activité 4 : Loi d'ohm en salle info

1. Que peut-on dire de la courbe ? 2. Quelle relation mathématique existe-t-il entre U et I ? 3. Quelle est la moyenne du rapport U ÷ I calculé ? 4. Les anneaux sur le résistor utilisé sont : violet / rouge / noir. D'après le code des couleurs, déterminer la valeur de la résistance utilisée. 5. Comparer la valeur de la résistance avec la moyenne calculée à la question 3.. 6. Ecrire la relation mathématique entre U, R et I.

C'est une droite qui passe par l'origine du repère

La tension et l'intensité sont proportionnelles

La moyenne est égale à 72

R = 72Ω

La moyenne est égale à la résistance

R = U ÷ I

8. Si le résistor est traversé par une intensité de 80mA. Quelle sera la tension à ses bornes ? 9. On place ce résistor aux bornes d’un générateur délivrant une tension de 10V. Quelle est l’intensité du courant traversant le résistor ? Arrondir au centième

U = R x I

I = 80mA = 0,08A

U = 72 x 0,08 = 5,76V

I = U ÷ R

I = 10 ÷ 72

I = 0,14A

https://www.afterclasse.fr/exercices/729/resistance-et-loi-d-ohm

https://www.quizz.biz/quizz-397315.html

http://keepschool.com/quiz/college/physique/resistance_loi_d_ohm.html

http://www.pccl.fr/physique_chimie_college_lycee/quatrieme/exercices/resistance.swf

http://ekladata.com/rE-vz1WdKS20uSIXMQOgfIrzWzU/chap-8-la-resistance.swf

http://x.heurtebise.free.fr/Enseignements/College/Monticelli/Docs4communes/Elect/iSpring/Elect_Chap5.swf

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Le voltmètre doit se brancher en dérivation aux bornes du résistor et l'ohmmètre se branche en dehors du circuit

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a. U = R x I

b. U est la tension en volt, I est l'intensité en ampère et R est la résistance en ohm

c. C'est la courbe 3 car c'est une droite qui passe par l'origine du repère

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a. Pour chaque couple, on trouve la même valeur : 0,07

b. Le rapport U ÷ I est constant

c. On choisit un couple de point R = U ÷ I = 6V ÷ 88mA = 6V ÷ 0,088A = 68Ω

d. I = U ÷ R = 10 ÷ 68 = 0,15A

U (V)

Caractéristique d'un résistor

I (mA)

La courbe est une droite qui passe par l'origine du repère, il s’agit bien d’une situation de proportionnalité

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D'après la loi d'ohm, U = R x I donc I = U ÷ R = 9 ÷ 120 = 0,075A

p341

D'après la loi d'ohm, U = R x I donc R = U ÷ I I = 30mA = 0,03A R = 9 ÷ 0,03 = 300Ω

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0,6

0,4

0,2

b. Il y a proportionnalité

c. R = U ÷ I = 3 ÷ 0,2 = 15Ω

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a. Avec les mains sèches, R = 1,650 MΩ et avec les mains humides, R = 1,379 MΩ

b. Avec les mains sèches, la résistance est plus élevée donc le corps est moins conducteur

c. Avec les mains mouillées, on est plus conducteur donc c'est plus dangereux de manipuler les circuits électriques

p342

a. C'est l'énergie électrique

b. Il y a l'énergie thermique et l'énergie mécanique

Énergie thermique

Énergie électrique

sèche-cheveux

Énergie mécanique

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U et I ne sont pas proportionnelles donc la lampe n'est pas un conducteur ohmique

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a. Le câble chauffant utilise l'énergie électrique

b. Le câble permet d'obtenir de l'énergie thermique

c. C'est l'effet joule

d. En résistant au passage du courant, il chauffe

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a. Silver is the most conductive metal

b. Silver is very expansive so copper is used

p342

R = U ÷ I R1 : U = 5V et I = 20mA = 0,02A donc R1 = 5 ÷ 0,02 = 250Ω R2 : U = 4V et I = 40mA = 0,04A donc R2 = 4 ÷ 0,04 = 100Ω

p149

a. Il faut utiliser la fonction ohmmètre

b. Il faut placer le sélecteur dans la zone verte

c. Il faut utiliser les bornes Ω et COM

d. Le branchement n'a pas d'importance car le résistor n'est pas polarisé

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33Ω : 200Ω

2200Ω = 2,2kΩ : 20kΩ

220Ω : 2kΩ

0,12kΩ = 120Ω : 200Ω

5600kΩ = 5,6MΩ : 20MΩ

2,2MΩ : 20MΩ

p149

a. L'intensité est la plus grande dans le montage 2 car la lampe brille davantage

b. Le résistor le plus grand est celui de la figure 1

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34 000

3,572

0,002 = 2x10-3

0,574

960 = 9,6x102

18

p151

C'est Martin qui a raison car la règle est en plastique donc c'est un isolant de résistance très grande

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a. I = U / R I = 4,4 / 220 I = 0,02A

b. U = R x I I = 41mA = 0,041A U = 220 x 0,041 U = 9,02V On a utilisé une pile rectangulaire

c. R = U / I I = 19mA = 0,019A R = 8,9 / 0,019 R = 468Ω

p162

a. I = 170mA

b. U = 8V

c. R = U / I = 8 / 0,225 = 36Ω