Cours de physique-chimie en 3e France – Rôle du conducteur ohmique dans un circuit en série

Cours de physique-chimie en 3e France – Rôle du conducteur ohmique dans un circuit en série. En physique-chimie, le programme du cours de collège permet d’entrer dans une relation scientifique avec les phénomènes naturels, le monde vivant, et les techniques. Cette posture scientifique est faite d’attitudes (curiosité, ouverture d’esprit, remise en question de son idée, exploitation positive des erreurs, etc.) et de capacités (observer, expérimenter, mesurer, raisonner, modéliser, etc.). 

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Rôle du conducteur ohmique dans un circuit en série

Objectif

Les conducteurs ohmiques, aussi appelés parfois résistances, sont présents dans la plupart des circuits électriques. Quelle est leur influence sur le reste du circuit, quel est leur rôle ? Dans quels cas les utilise-t-on ?

1. Les conducteurs ohmiques et leur résistance

a. Description et réprésentation

Un conducteur ohmique possède une forme cylindrique et ses deux bornes sont identiques.

C’est un dipôle non polarisé : son fonctionnement est le même quel que soit son sens de branchement.

b. La résistance et son unité

Un dipôle ohmique est caractérisé par une grandeur électrique appelée résistance. Cette grandeur se note R et son unité est l’ohm de symboleΩ (lettre grecque oméga).

Exemple:
Si un conducteur ohmique possède une résistance de 400 ohms, celle-ci pourra se noter : R = 400 Ω

On utilise également les unités dérivées de l’ohm :
– le kiloohm (1 kΩ = 1000Ω )
– le mégaohm (1 MΩ = 1 000 000Ω )

Remarque:
Le mot « résistance » peut désigner deux choses :
– un dipôle : le terme « résistance » remplace souvent le terme « conducteur ohmique ».
– la grandeur électrique qui caractérise un conducteur ohmique.

c. Rôle du conducteur ohmique dans un circuit

On ajoute un conducteur ohmique en série dans un circuit simple.

Lorsqu’on ajoute le conducteur ohmique, la lampe brille moins et l’intensité du courant diminue.

Dans un circuit série, le rôle d’un conducteur ohmique est de diminuer l’intensité du courant.

2. Influence de la résistance d’un conducteur ohmique dans un circuit en série

Afin de comparer l’effet de deux conducteurs ohmiques de résistances différentes, on réalise les circuits électriques suivants :

Résultats des mesures réalisées grâce aux ampèremètres:
– dans le circuit n°1 : I1 = 400 mA
– dans le circuit n°2 : I2 = 150 mA

On observe que:

La lampe a un éclat plus faible dans le circuit n°2.
L’intensité du courant est plus faible dans le circuit n°2

Interprétation :
L’intensité est plus faible dans le circuit n°2, car la résistance du conducteur ohmique y est plus élevée.

Dans un circuit électrique en série, plus la résistance d’un conducteur ohmique est élevée, plus l’intensité du courant électrique qui circule dans ce circuit est faible.

3. Où placer un conducteur ohmique dans un circuit électrique ?

Afin d’observer l’influence de l’emplacement d’un conducteur ohmique, on réalise deux circuits électriques dans lesquels la lampe et la résistance sont permutées.

Résultats des mesures réalisées grâce aux ampèremètres:

– dans le circuit n°3 : I3 = 50 mA
– dans le circuit n°4 : I4 = 50 mA

On observe que l’intensité est la même dans les deux circuits.

Interprétation:
La permutation de la lampe et de la résistance ne modifie pas l’intensité.

La place d’un conducteur ohmique dans un circuit en série n’a donc pas d’influence sur l’intensité du courant.

4. Utilisation des conducteurs ohmiques

a. Protection des dipôles

Comme une résistance dans un circuit provoque une baisse de l’intensité, les conducteurs ohmiques sont souvent utilisés pour protéger des dipôles fragiles (comme les diodes), dont l’intensité reçue doit être limitée pour éviter qu’ils ne grillent.

b. L’effet Joule

Lorsqu’un conducteur ohmique est parcouru par un courant électrique, il dissipe l’énergie électrique reçue sous forme d’énergie thermique (chaleur) : c’est ce qu’on appelle l’effet Joule.

c. Inconvénients de l’effet Joule

Cette dissipation d’énergie thermique est la plupart du temps un inconvénient.

Il provoque l’échauffement des appareils électriques et peut perturber leur fonctionnement.

Les unités centrales d’ordinateur sont par exemple équipées d’un ventilateur afin d’éviter que l’échauffement ne devienne excessif.

d. Utilisation de l’effet Joule pour produire de la chaleur

Dans d’autres cas, la production de chaleur est un phénomène recherché: dans les plaques de cuisson, les fours, les radiateurs électriques, les sèche-cheveux etc.

e. Cas des fusibles

Les fusibles mettent également à profit l’effet Joule pour protéger appareils et installations électriques d’une intensité trop élevée.
Les fusibles sont composés d’un conducteur ohmique qui produit d’autant plus de chaleur que l’intensité du courant reçu est élevée.

Lorsque l’intensité dépasse une certaine limite, la chaleur est suffisante pour faire fondre le métal composant le fusible: le circuit est ouvert et le courant ne circule plus.

L’essentiel

Un conducteur ohmique est un dipôle non polarisé possédant deux bornes identiques.

Un conducteur ohmique est caractérisé par une grandeur électrique appelée résistance représentée par la lettre R dont l’unité est l’ohm de symbole Ω .

Dans un circuit en série, le rôle d’un conducteur ohmique est de diminuer l’intensité du courant.

Plus la résistance d’un conducteur ohmique est élevée, plus l’intensité du courant électrique qui circule est faible.

La place d’un conducteur ohmique dans un circuit en série n’a pas d’influence sur l’intensité du courant.

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