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Vidéo de la leçon : Résistance électrique Sciences

Dans cette vidéo, nous allons apprendre ce qu’est la résistance électrique et comment elle influence la circulation de la charge dans un circuit.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre ce qu’est la résistance électrique et comment elle influence la circulation de la charge dans un circuit.

En parlant de circuit électrique, prenons une batterie et disons que les deux bornes de la batterie sont connectées par un fil. Nous avons un circuit électrique. Les charges circulent dans ce circuit. Il y a donc un courant électrique. Nous pouvons même mesurer ce courant en utilisant un appareil qui s’appelle un ampèremètre. Si nous ajoutons un ampèremètre dans le circuit, il va afficher la valeur du courant mesurée. Cette valeur sera en ampères, elle sera peut-être de deux ou trois ampères, ou une autre valeur.

Maintenant, comparons ce circuit électrique avec celui-ci. Dans ce deuxième circuit, nous avons le même type de batterie, le même fil et le même ampèremètre. Alors, la seule différence entre ces deux circuits est cette barre de fer. Sur le dessin, cette barre est grande pour qu’elle soit bien visible, mais nous pouvons imaginer que son épaisseur est de l’ordre de celle du fil du circuit. Lorsque les charges circulent dans ce deuxième circuit, nous constatons que la valeur du courant affichée par l’ampèremètre est plus faible que celle affichée pour le premier circuit. Autrement dit, quelque chose dans cette barre de fer fait diminuer le courant dans le circuit.

Comme nous l’avons dit, le courant correspond à une circulation de charges électriques. Lorsque les charges électriques entrent par une des extrémités de la barre de fer et la traverse, la barre résiste à ce déplacement. Les charges ont plus de mal à traverser la barre. Il y a moins de charges passant à travers la barre à chaque seconde, ce qui signifie qu’il y a moins de courant dans le circuit. Cette diminution du nombre de charges en mouvement est liée à la résistance électrique de la barre.

En général, la résistance électrique correspond à une opposition à la circulation de charges électriques. Tout matériau ou composant qui rend la circulation des charges plus difficile possède une résistance. En fait, certains composants des circuits électriques sont conçus pour s’opposer aux mouvements des charges. C’est ce qu’on appelle des résistances. Et cette barre de fer est un exemple de résistance.

Si nous faisons un peu d’espace à gauche sur l’écran, nous pouvons dessiner un schéma électrique de ce circuit. Voici le symbole électrique de la batterie et ici le symbole de l’ampèremètre. L’ampèremètre et la batterie sont reliés par des fils, et ici nous avons la résistance. Le symbole pour la résistance ressemble à ceci, une série de traits en zigzag. Et en ajoutant cela, le schéma ici correspond à notre circuit réel ici.

Nous avons vu que lorsqu’on ajoute une résistance à un circuit, cela diminue le flux de charges. Lorsque les charges électriques circulent plus lentement à travers une résistance, cela a aussi pour conséquence d’échauffer la résistance. Avec une batterie suffisamment puissante, cette barre de fer pourrait devenir très chaude au toucher. Plus le courant dans le circuit est élevé, plus la résistance s’échauffe.

Prenons maintenant une autre barre de fer, identique à la première, sauf qu’elle est deux fois moins longue. Si nous plaçons cette barre plus courte dans le circuit, il y aura moins de résistance au flux des charges. Le courant global dans le circuit va augmenter. Une barre plus courte a une résistance plus faible parce qu’il y a moins d’obstacles au déplacement des charges. Autrement dit, les charges circulent plus facilement à travers une barre plus courte. En remplaçant la barre, nous avons diminué la résistance du circuit.

De même que la différence de potentiel électrique ou le courant électrique, la résistance électrique possède aussi sa propre unité de mesure. L’unité permettant de mesurer la résistance est appelée ohm. Et elle est représenté par la lettre grecque 𝛺. Ainsi, par exemple, une résistance peut avoir une résistance de cinq ohms, de 10 ohms, de 100 ohms ou tout autre valeur.

Tout comme le courant est mesuré avec un ampèremètre, la résistance électrique est mesurée avec un ohmmètre. Un point intéressant à propos des ohmmètres, les appareils qui servent à mesurer la résistance électrique, c’est qu’il ne faut pas les connecter dans le circuit pour faire une mesure. Si nous voulons mesurer la résistance d’un composant, disons celle de la barre de fer, il faut l’enlever du circuit et la relier à l’ohmmètre individuellement. C’est comme cela qu’on mesure la résistance de composants électriques. Le symbole électrique correspondant au ohmmètre ressemble à ceci. Pour mesurer la valeur de cette résistance, il faut la déconnecter du circuit et, comme nous l’avons vu, la connecter à l’ohmmètre.

Maintenant, disons que nous savons que la batterie fournit une différence de potentiel d’un volt. Et disons que nous savons aussi que lorsque le circuit est complet, l’ampèremètre affiche une valeur pour le courant d’un ampère. Si ces valeurs sont correctes pour le circuit complet, alors si nous mesurons la valeur de la résistance, nous devons trouver une valeur d’un ohm. Autrement dit, un circuit qui a une différence de potentiel d’un volt et qui est traversé par un courant d’un ampère, possède une résistance d’un ohm.

Maintenant, réfléchissons à quelque chose. Comment faire pour diminuer la valeur du courant dans le circuit pour qu’elle soit inférieure à un ampère ? Nous avons vu qu’il est possible de le faire en remplaçant cette barre de fer par une barre plus longue. Une barre plus longue aura une résistance plus grande à la circulation des charges. La circulation des charges sera donc plus difficile et le courant global va diminuer. Au lieu d’échanger les composants pour changer la résistance dans un circuit, nous pouvons en fait utiliser un seul composant qui s’appelle une résistance variable.

La valeur d’une résistance variable peut être modifiée autant de fois que nécessaire, en tournant un bouton situé sur la résistance. Le symbole électrique d’une résistance variable ressemble au symbole d’une résistance, on y a juste ajouté une flèche en diagonale.

Maintenant que nous avons vu toutes ces notions sur la résistance électrique, regardons quelques exemples.

Laquelle des phrases suivantes décrit ce qui se passe si le fil d’un circuit est traversé par un courant très élevé ? (A) Le fil va s’échauffer. (B) Le fil va se refroidir. (C) Le fil ne va ni s’échauffer ni se refroidir.

Alors, disons que nous avons une batterie. En fait, prenons une énorme batterie. Et disons que nous décidons de prendre un morceau de fil conducteur et que nous connectons les deux extrémités de cette batterie. Ce qui va se passer, c’est que les charges vont circuler à travers le fil, un très grand nombre de charges. Lorsque ces charges se déplacent, elles rencontrent des particules dans le fil. Cela provoque un transfert d’énergie des charges en mouvement vers le fil. La conséquence est que la température du fil va augmenter. La bonne réponse est donc la réponse (A). Avec un courant élevé et un grand nombre de charges en mouvement interagissant avec les particules du fil, il y a transfert d’énergie vers le fil et le fil va s’échauffer.

Voyons maintenant un autre exemple.

Tout fil possède une certaine résistance électrique. Nous avons deux fils identiques mais de longueurs différentes. Laquelle des phrases suivantes est correcte ? (A) Les deux fils ont la même résistance. (B) Le fil le plus long a la plus grande résistance. (C) Le fil le plus long a la plus faible résistance.

Alors, disons que nous avons deux morceaux de fil ici. Et ces fils sont en tout point identiques. C’est-à-dire qu’ils sont faits du même matériau, ils ont le même diamètre, et ainsi de suite. La seule différence, comme nous pouvons le voir, est que l’un des fils est plus long que l’autre. Nous voulons comparer les résistances électriques de ces fils. Imaginons que nous avons deux batterie identiques et que nous connectons une batterie à chaque fil. De cette manière, il va y avoir circulation de charges électriques dans les deux fils.

Mais il y a un point important. Les fils vont s’opposer à ce flux de charges. Ils rendent le passage du courant plus difficile à travers le circuit. Cette résistance est due au fait que le matériau dans le fil est comme un obstacle pour les charges en mouvement. Plus il y a de matière devant les charges en mouvement, plus il leur est difficile d’avancer. Les charges passant par le fil le plus court doivent donc traverser cette longueur de matériau résistif. Alors que les charges passant par le fil le plus long doivent traverser toute cette longueur de matière. La section du fil plus longue est plus difficile à traverser. Elle aura donc une plus grande résistance. Il faut choisir la réponse (B). Le fil le plus long a la plus grande résistance.

Regardons un autre exemple.

Lequel des appareils suivants permet de mesurer la résistance électrique ? (A) l’ampèremètre, (B) le voltmètre, (C) l’ohmmètre.

Chacun de ces trois appareils permet de mesurer une certaine grandeur dans un circuit électrique. Pour déterminer lequel de ces appareils mesure la résistance, rappelons les unités utilisées pour le courant électrique, la différence de potentiel électrique et la résistance électrique - tout d’abord l’unité pour le courant. L’unité standard pour le courant est l’ampère. L’unité standard pour la différence de potentiel est le volt. Et l’unité standard pour la résistance électrique est le ohm.

D’ailleurs, Ohm est le nom de famille de la personne qui a établi une loi importante sur la résistance électrique. Le nom de l’unité associée à la résistance suggère que l’ohmmètre est l’appareil de mesure de la résistance. Et c’est vrai. Un ampèremètre mesure le courant, un voltmètre mesure la différence de potentiel et un ohmmètre mesure la résistance. Il faut choisir l’option de réponse (C).

Voyons maintenant un dernier exemple.

La figure ci-dessous représente un circuit électrique composé d’une pile, d’une ampoule, d’un voltmètre et d’un ampèremètre. Les valeurs affichées par l’ampèremètre et le voltmètre sont indiqués sur la figure. Quelle est la résistance de l’ampoule ?

Alors, on nous dit que ce circuit est composé d’une pile, d’une ampoule, d’un voltmètre et d’un ampèremètre. La pile est ici. Il fournit une différence de potentiel au circuit. Ensuite, nous avons l’ampoule. Nous le savons parce que le symbole représentant une ampoule est un cercle avec une croix au milieu. Un voltmètre, qui est un appareil permettant de mesurer la différence de potentiel, est représenté par un cercle avec un V. Et un ampèremètre, qui permet de mesurer le courant, est représenté par un cercle avec un A.

Pour préciser le fonctionnement de ce circuit, le courant conventionnel sort de la borne positive de la pile et suit ce chemin. Il n’y a en fait quasiment aucun courant passant par cette branche. Le courant traverse ensuite l’ampoule et suit le fil jusqu’à l’ampèremètre puis jusqu’à la borne négative de la pile. Dans cette configuration, l’ampèremètre peut mesurer le courant dans ce circuit. La valeur qu’il affiche est d’un ampère. Le voltmètre, comme nous pouvons le voir, est relié aux deux extrémités de l’ampoule. Ce voltmètre mesure donc la différence de potentiel électrique aux bornes de l’ampoule. Nous voyons que la valeur mesurée est d’un volt.

Nous voulons déterminer la résistance de l’ampoule avec toutes ces informations. L’unité pour la résistance est le ohm, représenté par la lettre grecque 𝛺. Dans un circuit, si un composant électrique possède une différence de potentiel d’un volt et qu’il est traversé par un courant d’un ampère, alors la résistance de ce composant est égale à un ohm. Autrement dit, pour un volt et un ampère, la résistance est d’un ohm. Si nous connaissons l’une de ces grandeurs, nous pouvons déterminer la troisième. La réponse est donc un ohm.

Terminons cette leçon en résumant quelques points clés. Dans cette vidéo, nous avons appris que la résistance électrique correspond à une opposition à la circulation des charges dans un matériau conducteur. Tout composant ayant une résistance électrique est appelé une résistance. Le symbole correspondant à une résistance ressemble à ceci. Nous avons également vu qu’il existe un composant appelé résistance variable. C’est un composant dont la résistance peut changer. La résistance est mesurée en ohms, dont le symbole est la lettre grecque 𝛺. Et la résistance est mesurée à l’aide d’un appareil appelé ohmmètre. Nous avons également vu que si un composant possède une différence de potentiel d’un volt à ses bornes et qu’il est traversé par un courant d’un ampère, alors sa résistance est d’un ohm. Enfin, nous avons vu que les fils plus longs ont une résistance plus grande et que des courants élevés peuvent échauffer les fils. Ceci est un résumé du cours sur la résistance électrique.

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