La loi d'Ohm a été donné par un physicien allemand Georg Simon Ohm . Il indique la relation entre le courant, la résistance et la tension aux bornes d’un circuit électrique. Cette relation entre le courant I, la tension V et la résistance R a été donnée par le célèbre scientifique allemand Georg Simon Ohm en 1827. Il a découvert en menant son expérience que le produit du courant circulant dans le conducteur et la résistance du conducteur détermine la chute de tension sur ce conducteur dans le circuit.

Dans cet article, nous explorerons en détail le concept de la loi d'Ohm, y compris tous les sujets mentionnés dans la table des matières suivante.

Définition de la loi d'Ohm

La loi d’Ohm stipule que la tension aux bornes d’un conducteur est directement proportionnelle au courant qui le traverse, à condition que toutes les conditions physiques et températures restent constantes.

Ainsi, selon la loi d’Ohm, le courant circulant dans le conducteur est directement proportionnel à la tension aux bornes du circuit, c’est-à-dire V∝I. Ainsi, comme la loi d’Ohm fournit la relation fondamentale entre la tension appliquée et le courant traversant le conducteur, elle est considérée comme la loi fondamentale qui nous aide dans le traitement des circuits électriques. La loi d’Ohm stipule que le courant suit une relation linéaire avec la tension.

Explication de la loi d'Ohm

La loi d'Ohm est l'une des lois fondamentales de l'électrostatique qui stipule que la tension aux bornes de n'importe quel conducteur est directement proportionnelle au courant circulant dans ce conducteur. Nous pouvons définir cette condition comme suit :

V∝Je

Suppression du signe de proportionnalité,

V = RI

où R. est la constante de proportionnalité et est appelée Résistance du matériau. La résistance du matériau est calculée comme suit :

R = V/I

La résistance est mesurée en Ohms. Il est désigné par le symbole Ω.

Formule de la loi d'Ohm

À condition que tous les paramètres physiques et températures restent constants, la loi d’Ohm stipule que la tension aux bornes d’un conducteur est directement proportionnelle au courant qui le traverse.

La loi d’Ohm s’écrit :

V∝Je

OU

V = je × R

Où,

• R. est la constante de proportionnalité connue sous le nom Résistance,
• DANS est la tension appliquée, et
• je est le courant qui circule dans le circuit électrique.

La formule ci-dessus peut être réorganisée pour calculer également le courant et la résistance, comme suit :

Selon la loi d’Ohm, le courant circulant dans le conducteur est :

je = V / R

De même, la résistance peut être définie comme :

R = V / Je

Graphique de la loi d'Ohm

La loi d’Ohm s’applique lorsque les conditions physiques comme la température et autres sont constantes. Cela est dû au fait que le courant circulant dans le circuit varie en fonction de la température. Par conséquent, dans les cas où des facteurs physiques tels que la température entrent en jeu, la loi d’Ohm est violée. Par exemple, dans le cas d’une ampoule, où la température augmente lorsque le courant qui la traverse augmente. Ici, la loi d’Ohm ne suit pas.

Le graphique d'un circuit ohmique est présenté dans l'image ci-dessous,

Graphique de la loi d'Ohm

Unité de la loi d'Ohm

Il existe trois grandeurs physiques associées à la loi d'Ohms, à savoir :

• Actuel
• Tension
• Résistance

Le tableau ajouté ci-dessous présente les différents symboles et leur unité utilisée.

Équations de la loi d’Ohm

La loi d’Ohm fournit trois équations qui sont :

• V = je × R
• je = V / R
• R = V / Je

Où,

• DANS est la tension,
• je est le courant, et
• R. c'est la résistance.

Relation entre tension, courant et résistance : loi d'Ohm

La relation entre la tension, le courant et la résistance peut facilement être étudiée à l'aide de la formule :

V = IR

Où,

• DANS est la tension,
• je est la résistance, et
• R. c'est la résistance.

Nous pouvons étudier cette formule à l'aide du tableau ci-dessous,

Triangle de la loi d'Ohm

Le triangle de la loi d'Ohm est une représentation visuelle permettant de comprendre et d'apprendre la relation de la loi d'Ohm entre la tension, le courant et la résistance. Cet outil aide les ingénieurs à se souvenir de l'ordre de la relation entre les trois aspects principaux : le courant (I), la tension (V) et la résistance (R).

Triangle de la loi d'Ohm

Forme vectorielle de la loi d'Ohm

La relation entre le courant et la tension est établie par la loi d’Ohm et sa forme vectorielle est :

démarque barrée

Où,

• est le vecteur de densité de courant,
• est le vecteur de champ électrique, et
• p est la conductivité du matériau.

Résistivité

L’obstacle rencontré par les électrons lors de leur déplacement dans un matériau est appelé la résistivité du matériau.

Soit une résistance d'une longueur de « l » et la section transversale de « A » a une résistance égale à R. Alors nous savons :

La résistance est directement proportionnelle à la longueur de la résistance, c'est-à-dire R ∝ l, . . .(1)

La résistance est inversement proportionnelle à la section transversale de la résistance, c'est-à-dire R ∝ 1/A . . .(2)

combinant l'éq. (1) et équation (2)

R = ρl / UNE

Où r est la constante de proportionnalité appelée coefficient de résistance ou résistivité.

Maintenant si L = 1m et A = 1 m², dans la formule ci-dessus, nous obtenons,

R = ρ

Cela signifie pour une résistance de longueur 1 m et de section transversale 1 m²la résistance est appelée résistivité du matériau.

Vérification expérimentale de la loi d'Ohm

La vérification de la loi d’Ohm est obtenue en effectuant l’expérience suivante.

Appareil requis

L'appareil requis pour réaliser l'expérience de vérification de la loi d'Ohm est,

• Résistance
• Ampèremètre
• Voltmètre
• Batterie
• Clé de prise
• Rhéostat

Schéma

Le schéma de circuit pour la vérification expérimentale de la loi d'Ohm est donné dans le schéma ci-dessous,

Schéma de circuit de la loi d'Ohm

Procédure

La procédure de vérification expérimentale de la loi d’Ohm est mentionnée ci-dessous :

• La clé K est initialement fermée et le rhéostat est réglé de telle sorte que la lecture de l'ampèremètre A et du voltmètre V soit minimale.
• Le courant est ensuite augmenté dans le circuit en ajustant le rhéostat, et le courant à différentes valeurs du rhéostat et leur tension respective est enregistré.
• Maintenant, pour différentes valeurs de tension (V) et de courant (I), puis calculez le rapport V/I.
• Après avoir calculé tous les rapports V/I pour différentes valeurs de tension et de courant, on remarque que la valeur est presque constante.
• En traçant maintenant un graphique du courant par rapport à la différence de potentiel, nous obtenons une ligne droite. Cela montre que le courant est directement proportionnel à la différence de potentiel et que sa pente est la résistance du fil.

Diagramme circulaire de la loi d'Ohm

Pour mieux comprendre la relation entre les différents paramètres, nous pouvons prendre toutes les équations utilisées pour trouver la tension, le courant, la résistance et la puissance, et les condenser dans un simple diagramme circulaire de la loi d'Ohm, comme indiqué ci-dessous :

Diagramme circulaire de la loi d’Ohm

Tableau matriciel de la loi d’Ohm

Comme le diagramme circulaire de la loi d'Ohm présenté ci-dessus, nous pouvons condenser les équations individuelles de la loi d'Ohm dans un simple tableau matriciel, comme indiqué ci-dessous, pour une référence facile lors du calcul d'une valeur inconnue.

Tableau matriciel de la loi d’Ohm

Applications de la loi d'Ohm

Lorsque les deux autres nombres sont connus, la loi d’Ohm peut être utilisée pour déterminer la tension, le courant, l’impédance ou la résistance d’un circuit électrique linéaire.

Principales applications de la loi d’Ohm :

• Cela simplifie également les calculs de puissance.
• Pour maintenir la chute de tension souhaitée entre les composants électriques, la loi d’Ohm est utilisée.
• La tension, la résistance ou le courant d’un circuit électrique doivent être déterminés.
• La loi d’Ohm est également utilisée pour rediriger le courant dans les ampèremètres CC et autres shunts CC.

Comment établir une relation courant-tension ?

Le rapport V ⁄ I reste constant pour une résistance donnée lors de l'établissement de la connexion courant-tension, donc un graphique de la différence de potentiel (V) et du courant (I) doit être une ligne droite.

Comment pouvons-nous découvrir les valeurs de résistance inconnues ?

Le rapport constant est ce qui détermine les valeurs de résistance inconnues. La résistance d'un fil de section uniforme dépend de la longueur (L) et de la surface de la section (A). Cela dépend également de la température du conducteur.

La résistance, à une température donnée,

R = ρ L ⁄ UNE

où,
r est la résistance ou résistivité spécifique et est la caractéristique du matériau du fil.

La résistance ou résistivité spécifique du matériau du fil est,

ρ = R UNE ⁄ L

Calculer la puissance électrique à l'aide de la loi d'Ohm

Nous définissons la puissance électrique comme la puissance nécessaire aux charges électriques pour effectuer divers travaux. Le taux de consommation d’énergie électrique est appelé énergie électrique. L'unité de mesure de la puissance électrique est le watt. En utilisant la loi d’Ohm, nous pouvons facilement déterminer la puissance du circuit électrique. La formule pour calculer la puissance électrique est la suivante :

P = VI

Où,

P est la puissance du circuit, V est la tension aux bornes du circuit et I est le courant traversant le circuit.

Nous savons que, grâce à la loi d’Ohm,

V = IR

En utilisant la formule de puissance que nous obtenons,

P = V²/R

P = je²R.

Limites de la loi d'Ohm

Diverses limitations de la loi d'Ohms sont,

• La loi d'Ohm ne s'applique pas aux réseaux unilatéraux. Le courant ne peut circuler que dans un sens dans les réseaux unilatéraux. Des diodes, transistors et autres composants électroniques sont utilisés dans ce type de réseaux.
• Les composants non linéaires sont également exemptés de la loi d’Ohm. Les composants non linéaires ont un courant qui n'est pas proportionnel à la tension appliquée, ce qui implique que la valeur de résistance de ces éléments varie en fonction de la tension et du courant. Le thyristor est un exemple d'élément non linéaire.

Analogies de la loi d'Ohm

Il existe diverses analogies données dans le passé pour expliquer la loi d’Ohm, certaines des analogies les plus courantes sont :

• Analogie avec la conduite d'eau
• Analogie de température

Discutons de ces analogies en détail.

Analogie de conduite d'eau pour la loi d'Ohm

Nous savons que le courant traversant n’importe quel circuit dépend de la tension appliquée et de la résistance du circuit. Mais nous pouvons voir le courant circuler dans le circuit, pour mieux le comprendre, nous utilisons l’analogie de la conduite d’eau dans laquelle l’eau qui coule représente le courant et nous pouvons comprendre la loi d’Ohm en utilisant ce concept.

L’eau qui circule dans les tuyaux est similaire au courant qui circule dans le circuit électrique. Nous savons que dans un circuit électrique, la tension est nécessaire pour déplacer le courant dans le circuit de la même manière. La pression dans le système de conduites d'eau permet à l'eau de circuler facilement dans le système.

Si la pression augmente, plus d’eau circule dans le tuyau, ce qui ressemble à la loi d’Ohm selon laquelle si la tension augmente, plus de courant circule dans le circuit électrique.

strint à int

Analogie de température

De même, un circuit de température peut également être comparé à un conducteur ohmique. Ici, le gradient de température fonctionne de la même manière que la tension et le flux de chaleur fonctionne de la même manière que le courant.

En savoir plus,

• Résistance
• Facteurs affectant la résistance
• Auto-inductance

Exemples résolus sur la loi d'Ohm

Exemple 1 : Trouver la résistance d'un circuit électrique avec une tension d'alimentation de 15 V et un courant de 3 mA.

Solution:

Donné:

V = 15 V,

I = 3 mA = 0,003 A

La résistance d’un circuit électrique est donnée par :

⇒ R = V / I

⇒ R = 15 V / 0,003 A
⇒ R = 5 000 Ω
⇒ R = 5 kΩ

La résistance d’un circuit électrique est donc 5 kΩ .

Exemple 2 : Si la résistance d'un fer à repasser est de 10 Ω et qu'un courant de 6 A traverse la résistance. Trouvez la tension entre deux points.

Solution:

Donné:

I = 6 A, R = 10 Ω

La formule pour calculer la tension est donnée comme suit :

V = je × R

⇒ V = 6 A × 10 Ω
⇒ V = 60 V

La tension entre deux points est donc 60 V .

Exemple 3 : Trouvez le courant traversant le conducteur tirant 20 volts lorsque la puissance consommée par celui-ci est de 60 watts.

Solution:

D’après P = VI d’Ohm

Étant donné P = 60 watts, V = 20 volts

⇒ I = P/V
⇒ Je = 60/20
⇒ I = 3 A

Le courant qui traverse le conducteur est donc 3 Un

Exemple 4 : Une pile de 6 V est connectée à l'ampoule de résistance 4 Ω. Trouvez le courant traversant l’ampoule et la puissance du circuit.

Solution:

Donné,
V=6V
R = 4 Ω

Nous savons que,

V = IR (loi d'Ohm)

⇒ 6 = 4R

⇒ I = 6 ÷ 4 = 1,5 A

⇒ I = 1,5 A

Ainsi, le courant qui traverse l'ampoule est de 1,5 A.

Pour la puissance du circuit

P = VI

⇒ P = (6)(1,5)

⇒ P = 9 watts

Ainsi, la puissance du circuit est de 9 watts.

FAQ sur la loi d'Ohm

Q1 : Qu’est-ce que la loi d’Ohm ?

Répondre:

Selon la loi d’Ohm, le courant traversant le conducteur est directement proportionnel à la différence de potentiel aux extrémités du conducteur, si la température et les autres conditions physiques ne changent pas.

Q2 : Qui a découvert la loi d’Ohm ?

Répondre:

Le physicien allemand Georg Simon Ohm fut le premier à expliquer la loi d’Ohm. Il a déclaré que le courant traversant le conducteur est directement proportionnel à la tension appliquée.

Q3 : La loi d’Ohm est-elle universellement applicable ?

Répondre:

La loi de No Ohm n’est pas une loi universelle car elle ne s’applique pas à tous les circuits électriques.

• Les circuits qui obéissent à la loi d’Ohm sont appelés circuits ohmiques.
• Les circuits qui n’obéissent pas à la loi d’Ohm sont appelés circuits non ohmiques.

Q4 : Quand la loi d’Ohm a-t-elle été découverte ?

Répondre:

La loi d’Ohm a été énoncée pour la première fois par Georg Simon Ohm dans son livre The Galvanic Chain, Mathematical Edit en 1827.

Q5 : Quelle est l’unité de Résistance ?

Répondre:

L'unité SI de résistance est l'Ohm. Il est noté Ω.

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Q6 : Quelle est la formule dimensionnelle de la résistance ?

Répondre:

La formule dimensionnelle de la résistance est [M¹L²T^-3je^-2]

Q7 : Pourquoi la loi d’Ohm ne s’applique-t-elle pas aux semi-conducteurs ?

Répondre:

Les dispositifs semi-conducteurs sont de nature non linéaire et la loi d’Ohm ne s’applique pas à eux. Cela indique que le rapport tension/courant ne reste pas constant lorsque la tension varie.

Q8 : Quand la loi d’Ohm échoue-t-elle ?

Répondre:

Le comportement des semi-conducteurs et des dispositifs unilatéraux comme les diodes définit la loi d’Ohm. Si des facteurs physiques tels que la température et la pression ne restent pas constants, la loi d’Ohm risque de ne pas produire les effets escomptés.