Loi d'Ohm

[invitea5103ba2]

Salut
j'aimerais que quelqu'un m'éclaire sur cette loi que je ne comprends pas très bien
merci
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[chwebij]

tu es a quel niveau d'etudes car il y a different point de vue de cette loi selon ton niveau.
enfin je vais supposer que tu doit etre encore au college.
tu ne comprends pas U=RI
deja il faut bien comprendre U et I
pour faire tres schematiquement le courant electrique est comparable au courant des rivieres
I correspond au debit d'eau c'est le nombre de charges (les electrons par exemple) qui traversent une section S d'un conducteurs (ou semi) par unité de temps.
U correspond a la difference d'hauteur entre deux points dans un court d'eau soit un denivelé, U en electronique c'est une difference de potentielle.

R c'est la carateristique de ton conducteur a laisser passer le courant.

compares le a une goutiere, tu mets tes deux extremites a des hauteurs differentes (tu mets donc une difference de potentiels)cela caracterise ton denivelé (soit ta tension U).
si ta goutiere est propre l'eau va descendre rapidement, sinon l'eau va prendre plus de temps pour descendre et tu va recuperer plus moins rapidement de l'eau.
et bien c'est pareil pour un conducteur plus ton conducteur a une resistance elevée plus ton intensité sera basse et inversement.
en fait tu perds de la vitesse de ton eau car elle rencontre des obstacle et perd de l'energie, et bien dans ton conducteur c'est pareil, les electrons vont rencontrer des obstacles, (atomes, molecules, autres electrons) et l'energie perdu est transformée en chaleur , c'est le principe des chaufages et ampoules qui ont de tres grandes resistances.(on appelle ca l'effet joule , le meme principe qui fait que quand tu te frottes les mains ca chauffe)

[invitefa5fd80c]

Super Bravo ! chwebij C'est une excellente explication.

[Duke Alchemist]

Bonjour.

La loi d'Ohm, qui peut aussi s'écrire R=U/I, indique que le rapport de la tension aux bornes d'un conducteur ohmique (un résistor) sur l'intensité qui traverse ce composant est constant. Cette constante correspond à ce que l'on appelle la résistance R du conducteur ohmique.

De façon équivalente, on l'écrit U=RI. Cette forme permet de dire que la tension aux bornes du résistor est proportionnelle au courant qui la traverse.
ex : Si un courant I=0,02A traverse un résistor de résistance R=50ohms la tension sera de U=50x0,02=1V.

P.S. : Tu auras l'occasion de voir plus tard (peut-être... suivant ton orientation ) que ce n'est pas toujours valable (notamment pour des valeurs de U élevées) et que ça dépend aussi d'autres paramètres (comme la température...) mais bon, cela est une bien longue histoire

-> chwebij : je suis d'accord avec PopolAuQuebec, ton explication est très claire et bien "illustrée" (sans dessin) !

See ya.
Duke.

[A voir en vidéo sur Futura]

[SunnySky]

Tout ce qui précède est excellent. Je ne vais qu'apporter un éclairage différent. Des fois, plusieurs points de vue permettent de mieux cerner un concept.

De façon simplifiée, R, la résistance, indique jusqu'à quel point il est difficile pour un électron de traverser un objet. Une résistance élevée signifie que l'objet est peu conducteur, que l'électron aura de la difficulté à traverser.

Le courant, I, indique le nombre d'électrons qui quittent la pile à chaque seconde. Je sais, on peut mesurer le courant ailleurs, mais ce n'est pas important ici.

U, c,est la tension, la force avec laquelle on pousse sur les électrons pour les faire déplacer. Ce n'est pas une définition rigoureuse: une vraie force serait mesurée en Newtons. Mais c'est une image qui permet de comprendre la notion.

Le lien entre les trois: plus on veut faire circuler d'électrons et plus c'est difficile de les faire avancer, plus il faudra pousser fort. Voilà pourquoi U doit augmenter proportionnellement à I et à R.

En choisissant adéquatement les unités, on obtient U=RI.

[invitefa5fd80c]

Je peux apporter un élément additionnel, mais sans être certain de sa valeur réelle.
Cette réflexion m'a été inspirée par ce qui précède et se présente comme suit.

En physique, les équations sont souvent écrites de la façon suivante : A = f (B,C,D,...)
Psychologiquement (du moins c'est mon cas), ceci s'interprète de la façon suivante: A est le résultat de B,C,D... c'est-à-dire que B,C,D... sont les causes et A est la conséquence.

Dans le cas d'un circuit électrique, il m'apparaît plus naturel de considérer le courant I comme le résultat d'une différence de potentiel V que l'inverse, à savoir que la différence de potentiel soit le résultat du courant. De plus, le courant I dépend aussi de la résistance que le matériau constituant le fil oppose au passage du courant. Donc, j'écrirais la loi d'Ohm de la façon suivante : I = V/R au lieu de V = RI. Ce qui déjà m'apparaît plus compréhensible.
Mais tout ceci est évidemment très subjectif et sujet à discussion.

A+

[Ludwig]

Bonjour,

Les explications précédentes sont excellentes. Comme le fait remarquer PopolAuQuébec, on peut regarder les choses sous plusieurs angles. Je souhaite ici juste rajouter un éclairage supplémentaire.

La notion de résistance électrique, peut être considérée comme étant une caractéristique définie par construction, que l’on appelle caractéristique intrinsèque. En effet, si je tréfile du cuivre à un certain diamètre, j’impose une résistance R par mètre de longueur. Pour modifier la résistance par mètre de longueur, je dois modifier le diamètre de mon fil, une autre caractéristique intrinsèque définie par construction.

Dans la relation I=U/R, c’est évidement R qui est le chef d’orchestre si je puis m’exprimer ainsi, c’est lui qui impose la nature de I en fonction de 1/R multiplié par U. Ou encore la nature de U en fonction de R multiplié par I.

Partant de ceci on peut évidement étendre cette approche au cas de l’inductance ou de la capacité. Il est même possible d’étendre cela au-delà du domaine de l’électricité.

Cordialement

Ludwig

[Floris]

Partant de ceci on peut évidement étendre cette approche au cas de l’inductance ou de la capacité. Il est même possible d’étendre cela au-delà du domaine de l’électricité.

Bonjour, peut tu développer?
Merci bien
Flo

[Ludwig]

Bonjour, peux-tu développer?
Merci bien
Flo

Avant de développer, il faut encore dire que la loi d’ohm citée précédemment présuppose que le courant qui circule dans R est tel que la valeur de celle-ci est peu influencé par l’élévation de température, si non il faut utiliser un modèle faisant intervenir des coefficients de corrections. On présuppose également que la tension U est strictement continue.
Je suis persuadé que ton Prof. de physique a dans son labo une expérience montrant l’évolution de R en fonction de la température tu pourras lui poser la question.

Cas de l’inductance :

Posant que nous appliquons le modèle simplifié, linéaire, nous pouvons écrire :

, nous remarquons que L apparaît comme une caractéristique intrinsèque et que pour obtenir une différence de potentiel, nous multiplions la caractéristique intrinsèque L par la dérivée de la grandeur i(t) qui circule. Encore une fois, on suppose comme pour R que L est peu influencé par le courant qui circule si non le modèle ci-dessus n’est plus valable.

Je te laisse réfléchir pour le cas de la capacité.

Cordialement

Ludwig

[invite6a212226]

POPAULAUQUEBEC
Je suis tout à fait d'accord avec tes deux posts trés bien pensés et trés bien rédigés. Juste une petite suggestion; au lieu d'une gouttière plus ou moins propre pourquoi ne pas prendre simplement un tuyau plus ou moins large.
A bientot

[invitefa5fd80c]

POPAULAUQUEBEC
Je suis tout à fait d'accord avec tes deux posts trés bien pensés et trés bien rédigés. Juste une petite suggestion; au lieu d'une gouttière plus ou moins propre pourquoi ne pas prendre simplement un tuyau plus ou moins large.
A bientot

Merci beaucoup pour les compliments (je ne sais plus où me cacher tout à coup)

Bon...maintenant que je suis remis de mes émotions, je peux continuer. A première vue, un tuyau pourrait très bien faire l'affaire effectivement. Mais je pense que chwebij a choisi une goutière plus ou moins propre pour montrer que le plus faible débit s'explique par le fait que l'eau (les charges) rencontre des obstacles. A moins qu'il y ait quelque chose qui m'échappe.

A+

[chwebij]

. Juste une petite suggestion; au lieu d'une gouttière plus ou moins propre pourquoi ne pas prendre simplement un tuyau plus ou moins large.
A bientot

il ya trois facteurs qui determinent la resistance d'un conducteur supposé cylindrique(dans une premiere approximation; on neglige l'effet de la temperature ) la longueur de ton conducteur,la section de ton conducteur et la caractéristique de ton materiau sa resistivité.
alors on aurait pu jouer sur ces trois facteurs (longueur et section de la goutiere) mais je pense que ca aurait été au detriment d'une compréhension "rapide". la propété de ta goutiere caractérisait plutot la caractéristique de ton matériau: sa resistivité, ce qui explique le mieux l'effet joule (bien joué POPAULAUQUEBEC).
apres entre un tuyau ou une goutiere franchement c'est histoire de trouver la petite bebete!! lol!

[invite6a212226]

bonjour
chwebij je me suis légèrement trompée quand j'ai félicité popaulauquebec pour ses é posts alors que le premier était de toi. Je sui bien d'accord que ce n'est qu'un détail. effectivement la propreté rend mieux compte de la résistivité, mais la largeur du tuyau permet de rendre compte que la résistance est une fonction décroissante de la section du conducteur cylindrique
A boentot

[invitea5103ba2]

je vous remercie toutes et tous pour vos précieux conseils

[invite5f1db7a1]

Oui, en effet, ce sont de très bonnes explications ^^ .

Récemment, j'ai vu cette matière en cours, c'est pourquoi le topic m'a attiré.

Disons un graphique défini de la façon suivante : U = f (I) [Tension = fonction de l'intensité].

Expérimentalement, si on mesure l'intensité aux bornes d'un résistor selon différentes tensions, on en obtient une certaine fonction. En fait, il ne reste plus ensuite qu'à trouver l'équation de la fonction selon la formule y = ax+b

y représente la tension U
x représente l'intensité I
b représente la tension initiale pour aucune intensité (de valeur nulle, on l'oublie)
a représentant la résistance R du résistor

La résistance est notée en ohm (Ω). Parallèlement, on peut construire un graphique de la façon suivante : I = f(U).

Selon ce nouveau graphique, on obtiendrait comme taux de variation la conductance du résistor (considérons la résistance des fils conducteurs comme négligeable) qui a pour unité le siemens (S).

U = RI

I = GU

Donc, par substitution, on a I = GRI, 1 = GR, 1/R = G .

La résistance est inversement proportionnelle à la conductance.

Bon, c'est sûr que c'est plus théorique un peu comme message que les précédents, mais je ne voulais pas redire ce qui avait déjà été dit ^^.

Plasma

[SunnySky]

Je suis persuadé que ton Prof. de physique a dans son labo une expérience montrant l’évolution de R en fonction de la température tu pourras lui poser la question.

Facile: une simple ampoule suffit. À basse tension, elle ne chauffe pas, son rapport ^U/_I est faible. Lorsqu'on augmente la tension, elle devient plus chaude et ^U/_I augmente.

Cela permet de démontrer que la résistance augmente avec la température.

[SunnySky]

En physique, les équations sont souvent écrites de la façon suivante : A = f (B,C,D,...)
Psychologiquement (du moins c'est mon cas), ceci s'interprète de la façon suivante: A est le résultat de B,C,D... c'est-à-dire que B,C,D... sont les causes et A est la conséquence.

Dans le cas d'un circuit électrique, il m'apparaît plus naturel de considérer le courant I comme le résultat d'une différence de potentiel V que l'inverse, à savoir que la différence de potentiel soit le résultat du courant. De plus, le courant I dépend aussi de la résistance que le matériau constituant le fil oppose au passage du courant. Donc, j'écrirais la loi d'Ohm de la façon suivante : I = V/R au lieu de V = RI. Ce qui déjà m'apparaît plus compréhensible.

100 % d'accord. Mais plusieurs expressions mathématiquement équivalentes sont possibles, dont une qui s'écrit sur une seule ligne... Je crois que c'est pour cette raison que l'on a déformé R=U/I en U=RI.

Un peu comme F=ma. En réalité, c'est l'accélération qui est le résultat d'une force appliquée sur une masse. On devrait peut-être écrire a=F/m. Mais qui apprend cette loi sous cette forme?

Logiquement, U est la cause du déplacement des charges, R est une caratéristique du circuit est I est le résultat obtenu à partir des 2 informations. Mais l'écriture habituelle de la loi d'Ohm ne met pas cela en évidence.

[invitefa5fd80c]

Un peu comme F=ma. En réalité, c'est l'accélération qui est le résultat d'une force appliquée sur une masse. On devrait peut-être écrire a=F/m. Mais qui apprend cette loi sous cette forme?

Excellente observation.
La formulation F=ma a déjà fait dire à certains que la loi de Newton n'était qu'une définition de la force.
Or on peut définir et surtout mesurer une force sans faire appel à l'accélération et la masse (on pourrait utiliser un système avec un ressort pour mesurer la force entre deux objets).
La formulation a=F/m est alors, comme tu l'as dit, beaucoup plus appropriée et de là beaucoup plus intuitive.
Il serait intéressant de connaître l'avis des psychologues de l'apprentissage.
Peut-être serait-il intéressant aussi d'ouvrir une discussion dans le forum Débats scientifiques ou celui de Logique et d'épistémologie.
Mais je ne suis pas fonceur de nature. Alors si quelqu'un est volontaire...

[chwebij]

Un peu comme F=ma. En réalité, c'est l'accélération qui est le résultat d'une force appliquée sur une masse. On devrait peut-être écrire a=F/m. Mais qui apprend cette loi sous cette forme?

.

ton "F=ma" mis comme ca effectivement n'a pas de sens "intuitivophysique" (mon dieu qu'est ce que je viens d'ecrire ), mais quand on te met ca un peu plus de signification.
p caractérise ta masse en mouvement et ta variation de quantite de mouvement est du a une force s'exercant sur ton objet de masse m.
il est vrai que la quantité de mouvement n'est pas une grandeur tres intuitive mais bon y a un moment ou faut bien un peu faire marcher son imagination.
d'ailleurs la physique serait beaucoup moins drole sans cette imagination.allé je m'en vais me coucher sur cet elan de poesie

[SunnySky]

ton "F=ma" mis comme ca effectivement n'a pas de sens "intuitivophysique" (mon dieu qu'est ce que je viens d'ecrire ), mais quand on te met ca un peu plus de signification.

D'accord. Mais celui qui comprend cette expression n'a-t-il pas, un peu plus tôt dans sa vie, "compris intuitivophysiquement" la loi de Newton?

Vulgariser, c'est souvent donner un sens intuitif à un concept. Plus tard, dans son cheminement, la personne qui apprend raffine sa compréhension. Mais il faut avoir une première conception pour la raffiner.

[Ludwig]

il est vrai que la quantité de mouvement n'est pas une grandeur tres intuitive mais bon y a un moment ou faut bien un peu faire marcher son imagination.

Bonjour,

En disant qu'une force exprimme l'intensité de la quantité de mouvement ça pourrait aider? Une force par analogie devient alors le pendant d'un courant en électricité non ???

Cordialement

Ludwig

[deep_turtle]

En disant qu'une force exprimme l'intensité de la quantité de mouvement ça pourrait aider?

Ben non, ça ne veut pas dire grand-chose...

Une force par analogie devient alors le pendant d'un courant en électricité non ???

non plus, ou alors il faut préciser tous les autres termes de l'analogie (ça serait quoi la quantité de mouvement ? la vitesse ? la position ?).

[Chup]

Bonjour,

On peut aussi écrire la loi d'Ohm sous la forme où est un vecteur densité de courant, la conductivité du milieu et le champ électrique dans le milieu (qui fait bouger les électrons). Cette forme permet en particulier de calculer la résistance R d'un système en fonction de et de la géométrie (qui donne I le courant total = flux de et U en fonction de ).

Toute la physique est dans qui indique la "facilité" qu'ont les électrons à se déplacer dans le mileu sous l'effet du champ électrique. Son origine est en gros les chocs avec les ions du milieu...

[chwebij]

D'accord. Mais celui qui comprend cette expression n'a-t-il pas, un peu plus tôt dans sa vie, "compris intuitivophysiquement" la loi de Newton?

tu as raison pour une premier approche la quantite de mouvement c'est un peu hard et d'ailleurs j'ai pris un petit moment pour la comprendre et je me rend compte que je ne maitrise pas toutes les subtilités de ce concept.
mais je trouvais qu'il incarnait pas mal le principe d'inertie. tant pis

par contre j'ai pas compris pourquoi Ludwig vous avez utilisé le terme intensite pour qualifié la quantité de mouvement par rapport a F??

[Ludwig]

non plus, ou alors il faut préciser tous les autres termes de l'analogie (ça serait quoi la quantité de mouvement ? la vitesse ? la position ?).

Dans un bouquin

Mécanique vibratoire, Systèmes discrets linéaires,

de Michel del Pedro et Pierre Pahud aux presses polytechniques romandes dans le chapitre 7 page 110, sont faites les analogies suivantes:

Force --> Courant
Vitesse --> Tension
masse --> Capacité
raideur --> 1/L
frotement visqueux --> 1/R

Je supposes que c'est ceci que tu voulais dire par
" préciser les autres termes de l'analogie". Effectivement, on ne peut pas juste donner un terme isolé sans citer les autres je suis bien d'accord avec toi.

Dans ces conditions, la position devient l'intégration d'une tension dans les équations, l'accélération une dérivation sur une tension.

Cordialement

Ludwig

[chwebij]

Bonjour,

On peut aussi écrire la loi d'Ohm sous la forme où est un vecteur densité de courant, la conductivité du milieu et le champ électrique dans le milieu (qui fait bouger les électrons). ...

en fait la question semblait etre posée par un collegien et les concepts de champs et de vecteur densité de courant sont peu difficiles pour un collegien, du moins pour une premiere approche de la loi d'Ohm.
mais je suis parfaitement d'accord avec toi a part sur ce qui caracterise , il y a les chocs entre ions mais il ya aussi la faculté des electrons de s'echapper du puit de potentiel des bandes de valence.
cordialement