Résistances électriques : Cours et Exercices corrigés

F2School — Sun, 26 Apr 2020 01:36:33 +0000

Les résistances sont des dipôles passifs dans lesquels toute l’énergie électrique mise en jeu est convertie en chaleur par effet Joule.

La résistance électrique traduit la propriété d’un matériau à s’opposer au passage d’un courant électrique (l’une des causes de perte en ligne d’électricité). Elle est souvent désignée par la lettre R et son unité de mesure est l’ohm (symbole : Ω). Elle est liée aux notions de résistivité et de conductivité électrique.

Types de résistances

D’après leur construction on distingue :

Des résistances bobinées :

Les résistances bobinées sont fabriquées en enroulant un fil métallique ou un ruban métallique autour d’un noyau isolant. La valeur de la résistance est déterminée par la longueur du fil et par la résistivité du matériel.

Le domaine des valeurs des résistances bobinées commence de quelques ohms et arrive jusqu’à plusieurs milliers d’ohms. La puissance de ces résistances, c’est-à-dire la quantité de chaleur qu’elles peuvent évacuer sans subir de dommage, se situe entre cinq et plusieurs centaines de watts.

Des résistances au carbone:

Les résistances au carbone sont réalisées de particules de carbone au graphite mélangé à un matériel isolant en poudre . La proportion de ces éléments dans le mélange détermine la valeur de la résistance. Quant aux valeurs de celle-ci, on les retrouve de 1 à 22 000 000 ohm. Les valeurs de la puissance des résistances au carbone sont normalisées dans les cadres de 0,1 W; 0,125 W; 0,25 W; 0,5 W; 1 W et 2 W.

Les résistances présentées auparavant se caractérisent par la valeur fixe de leur résistance. La technique moderne emploie fréquemment des résistances variables, pour lesquelles on peut faire varier la valeur de leur résistance. Selon leur usage, elles sont appelées :

rhéostats ;
ou potentiomètres.

Les rhéostats sont des résistances variables utilisées pour régler le courant dans un circuit. Leur gabarit est supérieur à celui des potentiomètres et leur diamètre peut atteindre 150, voire 200 mm. L’élément résistant d’un rhéostat est représenté par un seul fil. Les rhéostats sont munis de deux ou trois bornes. L’une d’elles est raccordée au contact mobile et l’autre (les autres) à une extrémité (aux extrémités) de l’élément résistant.

Les potentiomètres sont des résistances variables utilisées pour le réglage de la tension d’un circuit. Ils ont trois bornes et son diamètre ne dépassent pas 12 mm.

L’élément résistant et réalisé en carbone. La figure ci-dessous présente les types de potentiomètres les plus utilisés : unitour et multitour, de dimension plus réduites mais offrant une plage de réglage plus précise.

Symboles

Les symboles utilisés pour la représentation des résistances dans les schémas sont présentés dans la figure ci-dessous :

Puissance de dissipation

La puissance de dissipation des résistances est une caractéristique très importante pour celles-ci. Elle indique la capacité d’évacuation de chaleur d’une résistance due au passage du courant électrique. La puissance de dissipation s’exprime en Watts.

En outre, plus une résistance est grande, plus sa puissance de dissipation augmente. En pratique on accorde une grande attention à ce paramètre en utilisant un facteur de sécurité égal à 2 lors de l’utilisation des résistances au carbone. Cela veut dire qu’on emploiera une résistance avec une puissance de dissipation de 2 W si les calculs indiquent l’utilisation d’une résistance de 1 W.

La tolérance de la valeur de la résistance indique le pourcentage de variation possible entre la valeur réelle et sa valeur indiquée. Les producteurs fournissent sur le marché des résistances dont la tolérance se situe entre 1 et 20 %. Pour la plus part des circuits on accepte l’utilisation des résistances d’une tolérance de 10%.

Code des couleurs

Le marquage des résistances s’effectue d’après leur type :

Les résistances bobinées sont assez grandes pour qu’on puisse inscrire sur leur boîtier leur valeur ohmique et leur tolérance.
Les résistances au carbone, qui sont de petites dimensions, sont marquées d’après un code des couleurs des résistances qui sera le sujet d’une leçon prochaine.

Les bagues de couleur sur la résistance nous informent sur sa valeur.

Exemple de lecture du code couleur pour une résistance :

Exemple 2 :

Rouge, rouge, orange, argent

22 x 1000 = 22 k Ω à plus ou moins 5%

Exemple 3 :

brun, noir, noir or

10 x 1 = 10 ohms à plus ou moins 5%

Les résistances sont disponibles par séries. La série E12 est la plus courante, elle comporte 12 valeurs par décade.

100 – 120 – 150 – 180 – 220 – 270 – 330 – 390 – 470 – 560 – 680 – 820

La valeur 100 par exemple représente toutes les résistances de 0,1 ohm à 1 Méga Ohm

Loi d’ohm

La tension U aux bornes d’un récepteur de résistance R et parcouru par un courant I est donnée par une formule dite « Loi D’OHM » qui s’écrit :

U = R x I

Avec :

U : la tension aux bornes du récepteur en volt (V)
R : la résistance ohmique du récepteur en ohm (Ω)
I : l’intensité du courant circulant dans le récepteur en ampère (A)

Différents types de montage des résistances

Montage des résistances en série

Lorsque les résistances sont montées en série, leurs résistances s’additionnent.

Soit le schéma ci-dessous :

Question : Rechercher la résistance équivalente (Req) du montage.

Req = R1 + R2 + R3 = 390 + 59 + 1200 = 1649 Ω soit 1,649 kΩ

Montage des résistances en parallèle (dérivation)

L’inverse de la résistance équivalente 1/Req (ou conductance en Siemens) est égale à la somme des inverses des résistances.

Soit le schéma ci-dessous :

Question : Rechercher la résistance équivalente (Req) du montage.

1/Req=1/R1+1/R2+1/R3=1/43 +1/300+1/3=0,3599 ==> Req= 1/0,3599=2,77Ω

Montage des résistances en mixte (série et parallèle)

Soit le schéma ci-dessous :

Question : Rechercher la résistance équivalente (Req) du montage.
Req23 = 226 + 226 = 452 Ω
Req45 = 226 + 226 = 452 Ω
1/Req 2345=1/Req23 +1/Req 45=1/452+1/452=0,00442 S
Req 2345=1/0,00442=226,2Ω
Req = Req2345 + R1 = 226,2 + 300 = 526,2 Ω

Puissance électrique

Si une portion de circuit soumise à une différence de potentiel (ddp), est traversée par un courant I, il y aura une puissance électrique P mise en jeu dans cette portion de circuit.

La puissance peut s’énoncer selon la formule :

P = U x I

Avec :

P : puissance en watt (W)
U : la tension aux bornes du récepteur en volt (V)
I : l’intensité du courant circulant dans le récepteur en ampère (A)

Choix d’une résistance

Une résistance ou un élément résistif se définit par :

la valeur de sa résistance
la puissance qu’il peut dissiper
sa tolérance sur la valeur de sa résistance
sa technologie (couche de carbone, couche métallique, bobinée, agglomérée, etc.)