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Tests / Quiz / Quizz de culture générale > quiz n°90828 : Electricité - résistance - cours

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Electricité - résistance - cours


La loi d'Ohm énonce que la tension aux bornes d'un conducteur est égale au produit de sa résistance par l'intensité du courant qui la traverse : U = R.I : cette loi s'applique aux conducteurs en courant continu.

La résistance (notée R) est la propriété d'un matériau électrique à s'opposer au passage du courant électrique, et ainsi le ralentir.  

Par analogie avec un tuyau d'arrosage où un point d'étranglement s'est formé, on peut dire que la différence de pression entre l'amont (A) et l'aval (B) de ce point d'étranglement (U) est proportionnelle à la résistance de ce point d'étranglement (R) et au débit d'eau dans le tuyau (I).

=> Plus la résistance est grande, plus la différence de pression est importante entre A et B et plus le débit au point B diminue (A l'extrême, lorsqu'on écrase le tuyau, la résistance est infinie et le débit nul au point B)

=>Plus le tuyau est long, plus la résistance est grande

=> Plus le tuyau est étroit, plus la résistance est grande


La résistance se mesure en ohms, avec :

* Soit un ampèremètre et un voltmètre en utilisant la loi d'Ohm

* Soit un ohmmètre (constitué d'un ampèremètre et d'une pile)


Elle varie presque de 0 (pour un supraconducteur) à l'infini (pour des isolants parfaits)

Elle dépend de la résistivité du matériau conducteur (notée rho , et mesurée en ohm-mètre), de la longueur du matériau (notée l, en mètres), et de sa section (notée s, en m²) selon la formule : R=rho ,.l/s

La résistivité est la capacité du matériau conducteur à s'opposer à la circulation du courant électrique, et correspond donc à la résistance d'un tronçon de matériau de 1m de long par 1 m² de section.


Concrètement, les électrons en déplacement interagissent avec les atomes du milieu dans lequel ils se déplacent, ce qui constitue un frein à leur déplacement.

 


La résistance du matériau se traduit par une dissipation d'énergie sous forme de chaleur (appelée Effet Joule)

L'effet Joule peut être :

* désiré dans le cas du chauffage électrique comme les radiateurs électriques, les grille-pains, les plaques de cuisson, les fours, les chauffe-eau, les sèche-cheveux,  etc. : ces appareils électriques utilisant une résistance électrique sont capables, en théorie, de convertir 100% de l'énergie électrique en chaleur. Pour obtenir une résistance élevée, plutôt que de prendre un fil long (ce serait trop encombrant) ou de très faible section (il risquerait de fondre), on choisit un matériau de forte résistivité comme le nichrome (alliage de nickel et de chrome) dont la résistivité est 60 fois supérieure à celle du cuivre, et qui résiste bien à l'oxydation à haute température

 


* ou non désiré (dans le cas du transport du courant électrique où l'on essaie de réduire au maximum les pertes d'énergie en choisissant des fils connecteurs gros et courts dans un matériau de faible résistivité comme du cuivre).


L'impédance, quant à elle, mesure l'opposition d'un circuit électrique au passage d'un courant alternatif sinusoïdal.


On oppose donc :

- les métaux, très bons conducteurs (avec en tête : l'argent, le cuivre, l'or), grâce à leurs nombreuses charges libres de se déplacer (résistivité < 10-4  Ω·m )

- et les isolants (appelés matériaux diélectriques) qui possèdent peu de charges électriques libres, piégeant ainsi les électrons. Ils sont notamment utilisés pour gainer les câbles électriques pour éviter des contacts avec d'autres câbles ou des personnes. (résistivité > 106  Ω·m )

- tandis que les semi-conducteurs ont une conductivité intermédiaire entre les métaux et les isolants qui peut être contrôlée.


Voici quelques exemples de conducteurs et d'isolants (les valeurs de résistivité sont fournies à température ambiante) :



 






ConducteursIsolants
ArgentTéflon (1017 Ω·m)
CuivrePolystyrène (1015 Ω·m)
OrVerre (jusqu'à 1017 Ω·m)
AluminiumCaoutchouc (1014 Ω·m) 
Magnésium Air sec (jusqu'à 1014 Ω·m) 
BronzePVC (1012 Ω·m) 
ZincPapier (jusqu'à 1016 Ω·m) 
Nickel Bois (106 Ω·m) 

Quant à la résistance humaine d'une personne à pieds nus, elle est très variable et dépend de très nombreux facteurs. Pour tenter de donner un ordre de grandeur, on peut dire qu'elle varie de 0,3 KΩ avec des mains immergées et une tension de 230 V à 5 KΩ avec des mains sèches pour une tension de 25 V. Et elle est d'autant plus faible que le temps et la force de contact sont forts. Elle est bien sûr fortement accrue lorsque la personne (qui touche la phase) est munie de bottes en caoutchouc. Mais pas de panique : les disjoncteurs différentiels d'une installation électrique réagissent à une sensibilité de 30 milliampères (seuil de paralysie ventilatoire pour un temps de passage de 30 secondes). En revanche, à vous de faire attention à ne jamais toucher simultanément la phase et le neutre d'une prise électrique (car vos bottes en caoutchouc ne serviront à rien...)

  






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Quiz "Electricité - résistance - cours" créé le 25-02-2012 par maxwell avec le générateur de tests - créez votre propre test ! [Plus de cours et d'exercices de maxwell]
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1. Complétez la relation suivante : plus la est grande, plus la résistance du matériau est grande.

2. Qu'est-ce que l'effet joule ?



3. Comment appelle-t-on les matériaux conducteurs avec une résistance quasi nulle ?



4. Quelle différence y a-t-il entre résistance et résistivité ?



5. Quelle est la bonne équation issue de la loi d'Ohm, où I est l'intensité du courant traversant la résistance et U la tension à ses bornes ?



6. Quelle différence y a-t-il entre résistance et impédance ?



7. Quelle est l'unité de mesure de la conductivité électrique ?



8. Quel autre nom portent les isolants électriques?



9. Dans quelle catégorie peut-on ranger les semi-conducteurs au niveau de la résistance ?



10. Dans quelle catégorie peut-on ranger l'eau distillée ?



11. Quel matériau, dont le point de fusion se situe à 1 400 ° C, est souvent utilisé pour les résistances des appareils chauffants ?



12. A partir de quelle intensité l'homme risque-t-il une paralysie ventilatoire (pour 30 secondes d'exposition)?











Fin du test/quiz/quizz Electricité - résistance - cours
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