A3 — La loi d’Ohm
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Introduction
Dans la leçon A2, nous avons vu trois notions fondamentales :
- la tension ;
- le courant ;
- la résistance.
Nous avons retenu une phrase simple :
La tension pousse, le courant circule, la résistance freine.
Maintenant, il faut comprendre comment ces trois notions sont liées entre elles.
C’est précisément le rôle de la loi d’Ohm.
La loi d’Ohm est l’une des formules les plus importantes en électricité. Elle permet de relier la tension, le courant et la résistance dans un circuit électrique.
Elle peut sembler impressionnante au début, mais en réalité, l’idée est très simple.
1. À quoi sert la loi d’Ohm ?
La loi d’Ohm permet de comprendre le lien entre :
- la tension, en volts ;
- le courant, en ampères ;
- la résistance, en ohms.
Elle répond à une question simple :
Si je connais deux grandeurs, est-ce que je peux trouver la troisième ?
La réponse est oui.
Avec la loi d’Ohm, on peut par exemple :
- calculer une tension ;
- calculer un courant ;
- calculer une résistance ;
- comprendre pourquoi un courant augmente ou diminue ;
- analyser le comportement d’un circuit simple.
C’est une base essentielle pour apprendre l’électricité sérieusement.
2. La formule de la loi d’Ohm
La formule principale est :
U = R × I
Avec :
- U = tension, en volts V ;
- R = résistance, en ohms Ω ;
- I = courant, en ampères A.
Cette formule signifie :
Tension = Résistance × Courant
Autrement dit, la tension dépend de la résistance et du courant qui circule.
3. Pourquoi utilise-t-on la lettre U pour la tension ?
Au début, cela peut surprendre.
On pourrait penser que la tension devrait être notée avec la lettre T.
Mais en électricité, la tension se note généralement U.
C’est une convention utilisée dans les cours, les schémas, les calculs et les documents techniques.
Il faut donc retenir :
- U pour la tension ;
- I pour le courant ;
- R pour la résistance.
Même si ce n’est pas intuitif au départ, on s’y habitue très vite.
4. Comprendre la formule simplement
La formule U = R × I peut se comprendre avec l’idée suivante :
Si un courant circule dans une résistance, il faut une certaine tension pour le faire circuler.
Plus la résistance est grande, plus il faut de tension pour faire passer le même courant.
Plus le courant voulu est important, plus il faut aussi de tension.
On peut résumer ainsi :
Plus la résistance augmente, plus il faut pousser fort.
Et :
Plus on veut faire circuler de courant, plus il faut de tension.
5. Le triangle de la loi d’Ohm
Pour retrouver facilement les trois formules, on peut utiliser le triangle de la loi d’Ohm.
On place :
- U en haut ;
- R et I en bas.
Cela donne :
U
R × I
À partir de ce triangle, on peut retrouver les trois formules :
U = R × I
I = U ÷ R
R = U ÷ I
Ce triangle est très pratique pour les débutants.
Il évite d’avoir à mémoriser trois formules séparées.
6. Calculer une tension
Prenons un exemple simple.
Un courant de 2 A circule dans une résistance de 10 Ω.
On cherche la tension.
La formule est :
U = R × I
Donc :
U = 10 × 2
U = 20 V
La tension est donc de 20 volts.
Cela signifie qu’il faut 20 V pour faire circuler 2 A dans une résistance de 10 Ω.
7. Calculer un courant
Maintenant, imaginons une tension de 12 V appliquée à une résistance de 6 Ω.
On cherche le courant.
La formule est :
I = U ÷ R
Donc :
I = 12 ÷ 6
I = 2 A
Le courant est donc de 2 ampères.
Cela veut dire qu’avec 12 V et une résistance de 6 Ω, le circuit laisse circuler 2 A.
8. Calculer une résistance
Dernier exemple.
On mesure une tension de 24 V et un courant de 3 A.
On cherche la résistance.
La formule est :
R = U ÷ I
Donc :
R = 24 ÷ 3
R = 8 Ω
La résistance est donc de 8 ohms.
9. Ce que la loi d’Ohm nous apprend vraiment
La loi d’Ohm ne sert pas seulement à faire des calculs.
Elle permet surtout de comprendre le comportement d’un circuit.
Si la tension augmente et que la résistance reste la même, le courant augmente.
Si la résistance augmente et que la tension reste la même, le courant diminue.
On peut retenir deux idées simples :
Plus on pousse fort, plus le courant peut circuler.
Plus on freine, moins le courant circule.
C’est exactement ce que nous avions commencé à voir dans la leçon A2.
La loi d’Ohm donne une forme mathématique à cette idée.
10. Exemple avec une batterie de voiture
Prenons une batterie de voiture de 12 V.
Si on branche un élément qui possède une résistance de 4 Ω, on peut calculer le courant.
Formule :
I = U ÷ R
Calcul :
I = 12 ÷ 4
I = 3 A
Le courant sera donc de 3 ampères.
Mais si la résistance descend à 2 Ω, le calcul devient :
I = 12 ÷ 2
I = 6 A
La tension est la même, mais la résistance est plus faible.
Résultat : le courant augmente.
C’est une idée très importante.
Une résistance plus faible peut laisser passer davantage de courant.
11. Pourquoi c’est important pour la sécurité ?
La loi d’Ohm aide à comprendre pourquoi certains défauts électriques peuvent être dangereux.
Si la résistance devient très faible, le courant peut devenir très élevé.
C’est ce qui peut se passer lors d’un court-circuit.
Dans un court-circuit, le courant prend un chemin très facile, avec très peu de résistance.
Résultat : le courant peut augmenter brutalement.
Cela peut provoquer :
- un échauffement des conducteurs ;
- une détérioration du matériel ;
- un départ de feu ;
- un déclenchement du disjoncteur.
C’est pour cela que les installations électriques sont protégées.
Un disjoncteur sert notamment à couper le circuit quand le courant devient trop important.
12. Attention aux limites de la loi d’Ohm
La loi d’Ohm est très utile, mais il faut comprendre son cadre.
Elle fonctionne très bien pour des résistances simples et des circuits de base.
Mais tous les appareils électriques ne sont pas de simples résistances.
Un moteur, une alimentation électronique, une lampe LED ou un appareil avec de l’électronique peuvent avoir un comportement plus complexe.
Donc, au début, on utilise la loi d’Ohm pour comprendre les bases.
Plus tard, on verra que certains circuits demandent d’autres notions.
Mais pour apprendre l’électricité, la loi d’Ohm reste un passage obligatoire.
13. Erreur fréquente : confondre tension et courant
Beaucoup de débutants confondent tension et courant.
Ils pensent parfois que “230 V” signifie automatiquement “beaucoup de courant”.
Ce n’est pas exactement ça.
La tension, c’est la poussée disponible.
Le courant, c’est ce qui circule réellement dans le circuit.
Et ce courant dépend notamment de la résistance ou de l’appareil branché.
Une prise domestique fournit environ 230 V, mais un petit chargeur et un radiateur ne consomment pas le même courant.
Pourquoi ?
Parce qu’ils n’ont pas le même fonctionnement, ni le même besoin d’énergie.
14. Méthode simple pour utiliser la loi d’Ohm
Quand tu dois faire un calcul, suis toujours ces étapes :
- Repère ce que tu connais.
- Repère ce que tu cherches.
- Choisis la bonne formule.
- Remplace les lettres par les valeurs.
- Calcule.
- Ajoute toujours l’unité.
Exemple :
Je connais :
- U = 230 V
- R = 46 Ω
Je cherche :
- I
Formule :
I = U ÷ R
Calcul :
I = 230 ÷ 46
I = 5 A
Réponse :
Le courant est de 5 A.
Ne jamais oublier l’unité.
Un résultat sans unité est incomplet.
15. Les trois formules à connaître
Voici les trois formules principales :
| Grandeur cherchée | Formule | Unité du résultat |
|---|---|---|
| Tension | U = R × I | volts V |
| Courant | I = U ÷ R | ampères A |
| Résistance | R = U ÷ I | ohms Ω |
Ces trois formules viennent toutes de la même loi.
Il n’y a donc pas trois choses différentes à comprendre.
Il y a une seule relation entre trois grandeurs.
Ce qu’il faut retenir
La loi d’Ohm relie trois grandeurs :
- la tension ;
- le courant ;
- la résistance.
La formule principale est :
U = R × I
Avec :
- U en volts ;
- R en ohms ;
- I en ampères.
On peut aussi écrire :
I = U ÷ R
et :
R = U ÷ I
La loi d’Ohm permet de comprendre comment un circuit réagit.
Si la tension augmente, le courant peut augmenter.
Si la résistance augmente, le courant diminue.
La phrase à retenir reste :
La tension pousse, le courant circule, la résistance freine.
Mini-exercice
Réponds mentalement à ces questions :
- Quelle est la formule principale de la loi d’Ohm ?
- Si U = 12 V et R = 6 Ω, combien vaut I ?
- Si I = 2 A et R = 10 Ω, combien vaut U ?
- Si U = 24 V et I = 3 A, combien vaut R ?
Réponses
- U = R × I
- I = 12 ÷ 6 = 2 A
- U = 10 × 2 = 20 V
- R = 24 ÷ 3 = 8 Ω
Conclusion
La loi d’Ohm est une des bases les plus importantes en électricité.
Elle permet de relier la tension, le courant et la résistance avec une formule simple.
Au début, il faut surtout comprendre l’idée :
plus la tension pousse, plus le courant peut circuler ;
plus la résistance freine, moins le courant circule.
Avec cette leçon, tu viens de poser une base essentielle.
Dans la suite, nous allons pouvoir comprendre une autre notion très importante :
la puissance électrique.