tension courant résistance carte mentale

Comprendre le sujet

La tension, le courant et la résistance sont les trois grandeurs fondamentales des circuits électriques. La tension (en volts) exprime la différence de potentiel qui met les charges en mouvement, le courant (en ampères) mesure le débit de ces charges, et la résistance (en ohms) traduit l'opposition d'un composant au passage du courant. La loi d'Ohm relie ces trois grandeurs, et leur combinaison permet d'analyser les montages en série comme en parallèle.

Trois grandeurs, trois rôles distincts
La tension, le courant et la résistance décrivent des aspects différents d'un même phénomène. La tension est la cause : elle existe même sans courant, comme aux bornes d'une pile non reliée. Le courant est l'effet : il ne circule que si le circuit est fermé et qu'une tension s'applique. La résistance, elle, caractérise le composant traversé, pas le circuit entier. Une confusion fréquente consiste à dire qu'une pile contient du courant ; en réalité, elle fournit une tension, et c'est la fermeture du circuit qui permet aux charges de se déplacer. Distinguer cause, effet et propriété du matériau évite beaucoup d'erreurs d'analyse.

La loi d'Ohm et ses limites
La loi d'Ohm, établie par Georg Simon Ohm et publiée en 1827, s'écrit U = R × I pour un conducteur ohmique. Elle suppose que la résistance reste constante, ce qui n'est pas toujours vrai : la température fait généralement augmenter la résistance d'un métal, et certains composants comme les diodes ne suivent pas cette loi. Elle s'applique aussi bien en courant continu qu'en courant sinusoïdal pour les résistances pures. En pratique, elle permet par exemple de calculer la résistance à associer à une diode électroluminescente pour limiter le courant qui la traverserait sinon.

Série ou dérivation : deux organisations du circuit
Dans un circuit en série, les dipôles sont placés l'un après l'autre sur une seule boucle : le courant a la même intensité partout, mais la tension fournie par le générateur se répartit entre eux. Les résistances s'ajoutent, donc la résistance équivalente augmente. Dans un circuit en dérivation, chaque branche est reliée aux mêmes bornes : toutes reçoivent la même tension, mais le courant se divise. La résistance équivalente diminue, car on offre au courant davantage de chemins. Un court-circuit d'une branche en dérivation peut concerner tout le circuit, d'où l'importance des fusibles et disjoncteurs.

Mesurer sans fausser le circuit
Chaque appareil de mesure se branche d'une manière précise pour ne pas perturber le fonctionnement. Le voltmètre se connecte en dérivation aux bornes du dipôle étudié et présente une résistance très élevée, afin de ne dériver qu'un courant négligeable. L'ampèremètre s'insère en série et possède une résistance très faible, pour ne pas réduire l'intensité qu'il est censé mesurer. L'ohmmètre, lui, s'utilise sur un composant hors circuit, car mesurer une résistance sous tension fausse le résultat et peut endommager l'appareil. Ces précautions expliquent pourquoi un branchement inversé fausse toute l'interprétation des mesures.