Resistance et loi d'Ohm

M. VERHILLE — Physique-Chimie · 4ème

Source : ../sources/ch09-resistance-ohm/4C9-resistance-loi-ohm.pdf

Objectifs et competences

Repères du programme de cycle 4 (BO 2020) :

• Utiliser la loi d'Ohm (U = R × I)
• Mesurer une resistance electrique

Competences du socle :

• D1.3 : Utiliser les langages scientifiques (formule U=RI, conversions)
• D4 : Systemes naturels et techniques

A la fin de ce chapitre, l'eleve sait :

• Enoncer et appliquer la loi d'Ohm (U = R × I)
• Utiliser le triangle URi pour trouver U, R ou I
• Convertir mA en A et inversement
• Mesurer une resistance avec un ohmmetre

I] La résistance

Le conducteur ohmique (souvent appelé résistance ou résistor) est un composant. Sa résistance électrique R est une grandeur, exprimée en ohms (Ω), qui caractérise son opposition au passage du courant. Dans son domaine de fonctionnement et à température constante, il vérifie U = R × I.

Utilisations :

• Chauffer : bouilloire, marmite à riz, grille-pain (effet Joule)
• Variable : capteur (thermistance, photorésistance), réglage (potentiomètre)

Image : resistance-composant-bandes-couleurs-photo.jpg — résistance 270Ω ±5% (rouge/violet/marron/or)

II] La loi d'Ohm

Triangle URi

      U
    -----
    R × I

• Chercher U → R × I
• Chercher R → U ÷ I
• Chercher I → U ÷ R

Conversions importantes

Exemples

Activite experimentale — Tracer la caracteristique U=f(I)

TP — Caracteristique d'un conducteur ohmique (tableur)

Materiel : generateur reglable, resistance, multimetre (amperemetre + voltmetre), ordinateur + tableur (LibreOffice Calc)

Protocole :

1. Monter le circuit : generateur + resistance en serie avec un amperemetre, voltmetre en derivation aux bornes de la resistance
2. Faire varier la tension du generateur et relever 6 a 8 couples (I ; U)
3. Entrer les mesures dans un tableur (colonne A : I en A, colonne B : U en V)
4. Tracer le graphique U = f(I) avec l'assistant graphique (nuage de points)
5. Ajouter une courbe de tendance lineaire et vérifier la compatibilité des mesures avec une droite passant par l’origine, compte tenu des incertitudes

Exploitation :

• La pente de la droite correspond a la valeur de R (en ohm)
• Si les mesures sont compatibles avec une droite passant par l’origine, elles appuient le modèle du conducteur ohmique dans le domaine étudié
• Comparer la valeur lue sur le graphique avec la mesure a l'ohmmetre

Competence D2 : utiliser un tableur pour traiter des donnees experimentales et produire un graphique scientifique.

Erreurs frequentes a eviter

• Confondre R et r (resistance et resistivite) : R est la resistance d'un composant (en Ohm), la resistivite (rho) est une propriete du materiau. En 4eme, on utilise principalement R dans U = R × I
• Oublier de convertir mA en A : la loi d'Ohm utilise des amperes (A), pas des milliamperes. 250 mA = 0,25 A. Oublier la conversion donne un resultat 1000 fois trop grand
• Confondre modèle théorique et mesures expérimentales : pour un conducteur ohmique, la caracteristique U=f(I) est une droite passant par l'origine. Un faible décalage d’une régression peut venir des incertitudes ou d’un biais de mesure : il faut examiner les données avant de conclure

Differenciation

• Remediation : s'entrainer avec le triangle URi — cacher la grandeur cherchee et lire la formule. Faire 5 exercices simples de calcul avec des valeurs entieres (R=10 Ω, I=2 A, etc.)
• Approfondissement : tracer experimentalement la caracteristique U=f(I) d'une resistance et d'une lampe, puis expliquer pourquoi la lampe n'est pas un conducteur ohmique (sa resistance varie avec la temperature)

Ressources liees

• H5P : ../sources/ch09-resistance-ohm/physique-chimie-4eme-ch9-resistance-loi-ohm.h5p
• PDF : ../sources/ch09-resistance-ohm/4C9-resistance-loi-ohm.pdf
• Liens web S1 — video "Volts ou amperes, le plus dangereux ?"

Navigation

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QCMs associes

• physique-chimie-4eme-ch9-resistance-loi-ohm.h5p