Loi d'Ohm pour une section d'un circuit
La loi fondamentale de l'électrotechnique que vous pouvez utiliser pour étudier et calculer les circuits électriques est la loi d'Ohm, qui établit la relation entre le courant, la tension et la résistance. Il est nécessaire de bien comprendre son essence et de pouvoir l'utiliser correctement pour résoudre des problèmes pratiques. Des erreurs sont souvent commises en génie électrique en raison de l'incapacité d'appliquer correctement la loi d'Ohm.
La loi d'Ohm pour une section de circuit indique : le courant est directement proportionnel à la tension et inversement proportionnel à la résistance.
Si la tension agissant dans un circuit électrique est augmentée plusieurs fois, le courant dans ce circuit augmentera de la même quantité. Et si vous augmentez plusieurs fois la résistance du circuit, le courant diminuera du même montant. De la même manière, plus le débit d'eau dans le tuyau est important, plus la pression est forte et plus la résistance du tuyau au mouvement de l'eau est faible.
Sous une forme populaire, cette loi peut être formulée comme suit : plus la tension est élevée pour une même résistance, plus le courant est élevé, et en même temps, plus la résistance est élevée pour une même tension, plus l'ampérage est faible.
Pour exprimer mathématiquement la loi d'Ohm de la manière la plus simple possible, la résistance d'un fil transportant un courant de 1 A sous une tension de 1 V est considérée comme étant de 1 Ohm.
Le courant en ampères peut toujours être déterminé en divisant la tension en volts par la résistance en ohms. Par conséquent, la loi d'Ohm pour une section d'un circuit s'écrit dans la formule suivante :
Je = U / R.
Triangle magique
Toute section ou élément d'un circuit électrique peut être caractérisé par trois caractéristiques : le courant, la tension et la résistance.
Comment utiliser le triangle d'Ohm: nous fermons la valeur requise - deux autres symboles donneront la formule pour son calcul. Soit dit en passant, une seule formule du triangle s'appelle la loi d'Ohm - celle qui reflète la dépendance du courant à la tension et à la résistance. Les deux autres formules, bien qu'elles en soient les conséquences, n'ont pas de sens physique.
Les calculs effectués à l'aide de la loi d'Ohm pour une section de circuit seront corrects lorsque la tension est en volts, la résistance en ohms et le courant en ampères. Si plusieurs unités de ces quantités sont utilisées (par exemple, milliampères, millivolts, mégohms, etc.), elles doivent être converties en ampères, volts et ohms, respectivement. Pour souligner cela, la formule de la loi d'Ohm pour une section d'un circuit s'écrit parfois comme suit :
ampère = volt / ohm
Vous pouvez également calculer le courant en milliampères et microampères, tandis que la tension doit être exprimée en volts et la résistance en kilohms et mégohms, respectivement.
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La loi d'Ohm est valable pour chaque section du circuit. S'il est nécessaire de déterminer le courant dans une section donnée du circuit, il est nécessaire de diviser la tension agissant dans cette section (Fig. 1) par la résistance de cette section.
Figure 1. Application de la loi d'Ohm à une section de circuit
Donnons un exemple de calcul du courant selon la loi d'Ohm... Soit nécessaire de déterminer le courant dans une lampe avec une résistance de 2,5 ohms, si la tension appliquée à la lampe est de 5 V. Diviser 5 V par 2,5 ohms, on obtient une valeur de courant égale à 2 A. Dans le deuxième exemple, on détermine le courant qui va circuler sous l'influence d'une tension de 500 V dans un circuit dont la résistance est de 0,5 MΩ. Pour ce faire, on exprime la résistance en ohms. En divisant 500 V par 500 000 ohms, on trouve le courant dans le circuit, qui est de 0,001 A ou 1 mA.
Souvent, connaissant le courant et la résistance, la tension est déterminée à l'aide de la loi d'Ohm. Écrivons la formule pour déterminer la tension
U = IR
Cette formule montre que la tension aux extrémités d'une section donnée du circuit est directement proportionnelle au courant et à la résistance... La signification de cette dépendance n'est pas difficile à comprendre.Si la résistance de la section de circuit ne change pas, le courant ne peut être augmenté qu'en augmentant la tension. Cela signifie qu'à résistance constante, un courant plus élevé correspond à une tension plus élevée. S'il est nécessaire d'obtenir le même courant à différentes résistances, alors avec une résistance plus élevée, il doit y avoir une tension proportionnellement plus élevée.
La tension aux bornes d'une section d'un circuit est souvent appelée chute de tension… Cela conduit souvent à des malentendus. Beaucoup de gens pensent que la chute de tension est une tension inutile gaspillée. En réalité, les notions de tension et de chute de tension sont équivalentes. Pertes et chutes de tension : quelle est la différence ?
La chute de tension est la chute progressive du potentiel à travers un circuit porteur de courant due au fait que le circuit a une résistance active. Selon la loi d'Ohm, la chute de tension dans chaque section du circuit U est égale au produit de la résistance de cette section du circuit R par le courant dans celle-ci I, c'est-à-dire U-RI. Ainsi, plus la résistance d'une section du circuit est élevée, plus la chute de tension dans cette section du circuit est importante pour un courant donné.
Le calcul de la tension de la loi d'Ohm peut être illustré dans l'exemple suivant. Laissez passer un courant de 5 mA à travers une section du circuit avec une résistance de 10 kOhm, et il est nécessaire de déterminer la tension dans cette section.
En multipliant A = 0,005 A à R — 10000 Ω, on obtient une tension égale à 50 V. Le même résultat peut être obtenu en multipliant 5 mA par 10 kΩ : U = 50 in
Dans les appareils électroniques, le courant est généralement exprimé en milliampères et la résistance en kiloohms.Par conséquent, il est pratique d'utiliser exactement ces unités de mesure dans les calculs selon la loi d'Ohm.
La loi d'Ohm calcule également la résistance si la tension et le courant sont connus. La formule pour ce cas s'écrit comme suit : R = U / I.
La résistance est toujours le rapport de la tension au courant. Si la tension est augmentée ou diminuée un certain nombre de fois, le courant augmentera ou diminuera du même nombre de fois. Le rapport tension-courant égal à la résistance reste inchangé.
La formule de détermination de la résistance ne doit pas être comprise comme signifiant que la résistance d'un conducteur donné dépend du courant et de la tension. Il est connu qu'il dépend de la longueur, de la section transversale et du matériau du fil. En apparence, la formule de détermination de la résistance ressemble à la formule de calcul du courant, mais il existe une différence fondamentale entre elles.
Le courant dans une section donnée du circuit dépend vraiment de la tension et de la résistance et change à mesure qu'ils changent. Et la résistance de cette section du circuit est une valeur constante qui ne dépend pas des changements de tension et de courant, mais est égale au rapport de ces valeurs.
Lorsque le même courant circule dans deux sections du circuit et que les tensions qui leur sont appliquées sont différentes, il est clair que la section à laquelle la tension la plus élevée est appliquée a une résistance d'autant plus grande.
Et si, sous l'action de la même tension, un courant différent circule dans deux sections différentes du circuit, alors dans cette section il y aura toujours un courant plus petit, qui a une plus grande résistance.Tout cela découle de la formulation de base de la loi d'Ohm pour une section d'un circuit, c'est-à-dire du fait que plus le courant est élevé, plus la tension est élevée et plus la résistance est faible.
Le calcul de la résistance à l'aide de la loi d'Ohm pour une section d'un circuit sera illustré dans l'exemple suivant. Supposons qu'il soit demandé de trouver la résistance de la section parcourue par un courant de 50 mA à une tension de 40 V. Exprimer le courant en ampères, nous obtenons I = 0,05 A. Divisez 40 par 0,05 et trouvez que la résistance est de 800 ohms.
La loi d'Ohm peut être visualisée sous la forme de la soi-disant caractéristique courant-tension... Comme vous le savez, la relation directement proportionnelle entre deux grandeurs est une ligne droite passant par l'origine. Cette dépendance est généralement appelée linéaire.
En figue. 2 montré comme exemple graphique de la loi d'Ohm pour une section de circuit avec une résistance de 100 ohms. L'axe horizontal est la tension en volts et l'axe vertical est le courant en ampères. L'échelle de courant et de tension peut être choisie à volonté. Une ligne droite est tracée de sorte que pour chacun de ses points le rapport tension sur courant soit de 100 ohms. Par exemple, si U = 50 V, alors I = 0,5 A et R = 50 : 0,5 = 100 ohms.
Riz. 2… Loi d'Ohm (caractéristique courant-tension)
Le graphique de la loi d'Ohm pour les valeurs négatives de courant et de tension est le même. Cela implique que le courant dans le circuit circule de la même manière dans les deux sens. Plus la résistance est grande, moins on obtient de courant à une tension donnée et plus la ligne droite se déplace avec précaution.
Les appareils dans lesquels la caractéristique courant-tension est une ligne droite passant par le point de départ, c'est-à-dire que la résistance reste constante lorsque la tension ou le courant change, sont appelés appareils linéaires... Les termes circuits linéaires, résistances linéaires sont également utilisés.
Il existe également des appareils dans lesquels la résistance change lorsque la tension ou le courant change. Ensuite, la relation entre le courant et la tension ne s'exprime pas selon la loi d'Ohm, mais de manière plus complexe. Pour de tels dispositifs, la caractéristique courant-tension ne sera pas une ligne droite passant par le point de départ, mais une courbe ou une ligne en pointillés. Ces dispositifs sont dits non linéaires.
Voir aussi sur ce sujet : Application de la loi d'Ohm dans la pratique
