Application de la loi d’Ohm
Comprendre l’Application de la loi d’Ohm
Charlotte réalise une expérience en classe de physique pour étudier la relation entre la tension, le courant et la résistance dans un circuit électrique simple. Elle utilise une pile, un voltmètre, un ampèremètre et une résistance dont elle ne connaît pas la valeur. Charlotte veut appliquer la loi d’Ohm pour déterminer la valeur de cette résistance mystère.
Pour comprendre le Calcul de Résistance et de Tension, cliquez sur le lien.
Données fournies :
- Tension fournie par la pile : \( 9 \) volts
- Courant mesuré par l’ampèremètre dans le circuit : \( 0.3 \) ampères
Questions:
1. Calculer la résistance :
Utilise la loi d’Ohm pour calculer la valeur de la résistance inconnue dans le circuit de Charlotte.
2. Analyse des résultats :
Explique ce que signifie le résultat obtenu pour la valeur de la résistance et comment celui-ci pourrait influencer les choix de composants dans un circuit réel.
Correction : Application de la loi d’Ohm
1. Calcul de la résistance
La tension est « pression électrique » qui pousse les charges, nous pouvons la comparer à la pression de l’eau dans un tuyau.Le courant (I) : c’est le flux de charges qui circule, comparable au débit d’eau dans le tuyau. Résistance (R) : c’est l’obstacle qui ralentit ce flux, comme la largeur ou la rugosité d’un tuyau.
La Loi d’Ohm exprime la relation entre ces trois grandeurs :
\[
V = R \times I
\]
Autrement dit, la tension est le produit de la résistance par le courant. En isolant R, on obtient la formule pour calculer la résistance.
Formule pour R :
À partir de la loi d’Ohm :
\[
R = \frac{V}{I}
\]
Données :
- Tension fournie par la pile: \(V = 9{,}0\ \text{V}\)
- Courant mesuré dans le circuit : \(I = 0{,}30\ \text{A}\)
Calcul :
Remplacer V et I dans la formule :
\[
R = \frac{9{,}0\ \text{V}}{0{,}30\ \text{A}}
\]
Résultat :
\[ R = 30\ \Omega \]2. Analyse des résultats
La résistance de \(30\ \Omega\) signifie que pour chaque ampère voulu, il faut appliquer \(30\ \text{V}\). Inversement, avec \(9\ \text{V}\), seuls \(0{,}30\ \text{A}\) circulent.
Impact pratique :
- Augmenter \(R\) (par exemple \(60\ \Omega\)) réduit le courant, utile pour limiter la consommation et la chaleur.
- Diminuer \(R\) (par exemple \(10\ \Omega\)) augmente le courant, nécessaire pour alimenter des appareils plus puissants.
Choix de composants dans un circuit réel :
-
Puissance dissipée :
\[ P = V \times I \] \[ P = 9{,}0\ \text{V} \times 0{,}30\ \text{A} \] \[ P = 2{,}7\ \text{W} \]
Choisir une résistance capable de dissiper au moins \(2{,}7\ \text{W}\) (par exemple un modèle de \(5\ \text{W}\)). -
Tolérance :
Indique la précision autour de \(30\ \Omega\) (± \(1\%\) = ± \(0{,}3\ \Omega\)). Pour plus de fiabilité, privilégier une tolérance faible. -
Type de résistance :
Résistance métal film ou bobinée sur radiateur pour une bonne évacuation thermique.
En conclusion, la loi d’Ohm (\(V = R \times I\)) est essentielle pour comprendre et dimensionner les circuits électriques. Elle permet de calculer la résistance puis de sélectionner un composant adapté en termes de valeur, de puissance et de précision, garantissant ainsi la sécurité et le bon fonctionnement du circuit.
Application de la loi d’Ohm
D’autres exercices de physique 4 ème:
0 commentaires