En physique, la résistance est une mesure de la tendance d’un matériau à résister au passage d’un courant électrique. Elle dépend de la nature du matériau, de son épaisseur et de sa longueur, et de la température. La résistance est faible dans les substances, telles que les métaux, qui sont de bons conducteurs, et élevée dans les matériaux, tels que le plastique et le caoutchouc, qui sont des isolants. Lorsqu’un courant électrique rencontre une résistance, une partie de son énergie est convertie en chaleur, et parfois en lumière, réduisant le courant. Ce phénomène peut être un problème, mais a également de nombreuses utilisations.
Facteurs affectant la résistance
La résistance peut être considérée comme l’inverse de la conductivité, et le facteur le plus important de la conductivité est la composition du matériau. Un courant électrique consiste en un flux d’électrons et une résistance est rencontrée lorsque ceux-ci se heurtent à des atomes. Les métaux ont de nombreux électrons lâches qui permettent à un courant de circuler facilement, contrairement aux non-métaux. Les liquides qui contiennent des ions – par exemple une solution saline ou un sel fondu – sont également de bons conducteurs, car ces atomes et molécules mobiles et chargés électriquement permettent à un courant de circuler.
Dans un fil ou un câble, l’épaisseur et la longueur jouent également un rôle. La résistance augmente avec la longueur, car il y a plus d’atomes à cogner, mais diminue avec l’épaisseur, car dans un fil plus épais, il y a plus d’électrons disponibles pour transporter le courant. Il augmente également avec l’augmentation de la température. Plus la conductivité d’un matériau est faible, plus la tension, ou force électromotrice, nécessaire pour faire circuler un courant à travers celui-ci est élevée.
Loi d’Ohm
La relation entre la résistance, le courant et la tension est connue sous le nom de loi d’Ohm, du nom du physicien allemand Georg Ohm (1789-1854), qui a découvert l’effet de la composition, de la longueur et de l’épaisseur d’un matériau sur la quantité de courant qui va le traverser à une tension donnée. L’unité ohm porte également son nom. La loi, dans sa forme habituelle, stipule que le courant électrique est égal à la tension divisée par la résistance. Les équations physiques utilisent généralement des lettres et des symboles pour exprimer des relations ; La loi d’Ohm s’écrit normalement
I = V / R
où I = courant en ampères, V = force électromotrice en volts et R = résistance en
ohms
. Cela signifie que si les valeurs de deux de ces facteurs sont connues, la valeur de l’autre peut être trouvée. L’équation peut s’écrire sous la forme
R = V / I
and
V = IR
selon les valeurs connues et celles qui doivent être calculées. Par exemple, si la force électromotrice est de six volts et que le courant circulant est de deux ampères, la résistance est de 3 ohms : R = V/I.
Les usages
Le fait que la résistance électrique génère de la chaleur est exploité pour fournir du chauffage électrique pour les maisons et pour la cuisine. Les plaques électriques, les fours, les grills et les grille-pain dépendent tous de ce phénomène. De la même manière, l’ampoule à incandescence utilise un fil très fin pour générer de la lumière lorsqu’un courant la traverse.
Des dispositifs appelés résistances sont utilisés pour réduire les ampères dans certains circuits afin de protéger les composants délicats des dommages, et des fusibles sont utilisés pour protéger les équipements électriques des surtensions. Ceux-ci sont constitués d’un fil dont la composition, l’épaisseur et la longueur sont ajustées pour produire un niveau de résistance qui les fait fondre à cause de la chaleur générée lorsque le courant dépasse une certaine valeur. Cela coupe le circuit et empêche le courant de causer des dommages. Ils sont couramment utilisés dans les prises et sont de différents types, tels que 3 ampères, 5 ampères et 13 ampères.
Les détecteurs de mensonges reposent sur le fait que la conductivité de la peau humaine est considérablement augmentée par la sueur, qui contient des composés ioniques, tels que le sel. Le sujet est connecté à un appareil qui fait passer un petit courant à travers la peau et mesure sa valeur. L’idée est que le fait de mentir augmente la quantité de transpiration, ce qui augmente la conductivité de la peau et entraîne un courant plus important.
De transmission de puissance
Pour que l’électricité soit transmise des centrales aux maisons, il faut qu’elle parcoure de longues distances par des lignes électriques. Cela le rendrait peu pratique aux tensions auxquelles l’électricité est initialement produite, car trop d’énergie serait perdue par la résistance des câbles. Pour cette raison, les transformateurs sont utilisés pour augmenter considérablement la tension de transmission, minimisant ainsi les pertes d’énergie. La tension est à nouveau réduite par des transformateurs à proximité des habitations à alimenter.