Imaginons que l'on place un bassin rempli d'eau sur une table. On considère ce bassin comme notre source. Pour permettre à l'eau de s'écouler au sol, on utilise un tuyau de 1 cm de diamètre; dès lors, on pourrait, à la sortie de ce tuyau, mesurer le débit d'eau (intensité du courant I1 ).
En utilisant un tuyau plus gros, par exemple 2 cm de diamètre, on peut facilement imaginer que le débit augmentera (augmentation de l'intensité du courant ; I2 I1 ). Le tuyau plus gros offre donc moins de résistance au passage de l'eau. En utilisant un tuyau de plus faible diamètre, le phénomène inverse se produira: plus de résistance au passage de l'eau et diminution de l'intensité du courant (I2 < I1 ).
Si nous gardons le tuyau de 1 cm de diamètre mais que l'on place le bassin source plus haut, l'eau s'écoulera plus rapidement ( voir figure 1-3 ) et vice-versa; si nous baissons la hauteur du bassin (hausse de l'énergie potentielle de l'eau dans le bassin, en le plaçant plus haut), j'augmente le débit d'eau et, par conséquent, l'intensité du courant. Le débit d'eau diminuera ainsi, dès que je restreint l'énergie potentielle de l'eau dans le bassin en le plaçant au sol, par exemple.
On en déduit que:
1) Le débit d'eau est inversement proportionnel à la résistance, donc:
intensité du courant 1/résistance
ou
I 1/R
2) Le débit d'eau est proportionnel à l'énergie potentielle, donc:
intensité du courant potentiel
ou
I E
Les deux équations précédentes sont réunies en une seule, connue comme étant la loi d'Ohm:
I = E/R
que l'on peut aussi écrire:
E = RI
Exemple:
Si un courant de 10 A traverse une charge résistive de 50 , alors selon Ohm:
E = RI
E = (50) x (10 A)
E = 500( x A)
donc E = 500 volts
Circuits résistifs
Comme dans la réalité, toute charge, voire toute composante, fait partie d'un circuit, nous devons analyser comment cette loi se comporte dans un circuit:
Il existe 3 sortes de circuits:
• circuit série
• circuit parallèle
• circuit série parallèle ou mixte
Circuits séries:
Les lois de Kirchhoff et la loi d'Ohm doivent être utilisées pour démontrer ce qui suit.
Soit le circuit série suivant
Grâce à la loi d'Ohm, on trouve que:
U1 = IS • R1 = 4 V
U2 = IS • R2 = 10 V
U3 = IS • R3 = 6 V
Avec Kirchhoff, on pose que: ES = U1 + U2 + U3
La combinaison de ces équations donne: ES = (ISR1 + ISR2 + ISR3) = IS(R1 + R2 + R3)
où R1 + R2 + R3 est appelé la résistance totale du circuit, RT.
On peut donc additionner la valeur de plusieurs résistances en série.
Circuits parallèles :
L'analyse d'un circuit parallèle démontre que l'on peut additionner l'inverse de la valeur ohmique (conductance : G = 1/R) de plusieurs résistances en parallèle.
RT = 1 / (1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...) = 1 / (G1 + G2 + G3 + ...)
