Résistance électrique : Qu'est-ce que c'est et à quoi sert-elle ? (Exemples inclus)

Champ: Électricité de base

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Qu'est-ce qu'une résistance électrique?

Une résistance (également appelée résistance électrique) est définie comme un composant passif à deux bornes qui offre une résistance électrique au passage du courant. La résistance est une mesure de l'opposition au flux du courant dans la résistance. Plus la résistance d'une résistance est grande, plus la barrière contre le flux du courant est importante. Il existe de nombreux types de résistances, tels qu'un thermistance.

Dans un circuit électrique ou électronique, la fonction principale d'une résistance est de "résister" au flux des électrons, c'est-à-dire au courant électrique. C'est pourquoi on l'appelle une "résistance".

Les résistances sont des éléments passifs. Cela signifie qu'elles ne peuvent pas fournir d'énergie au circuit, mais plutôt recevoir de l'énergie et la dissiper sous forme de chaleur tant qu'il y a un courant qui circule à travers elles.

Différentes résistances sont utilisées dans les circuits électriques et électroniques pour limiter le flux de courant ou produire des chutes de tension. Les résistances sont disponibles en de nombreuses valeurs de résistance, allant de fractions d'ohm (Ω) à des millions d'ohms.

Selon la loi d'Ohm, la tension (V) à travers une résistance est directement proportionnelle au courant (I) qui la traverse. La résistance R est la constante de proportionnalité.

À quoi sert une résistance ?

Dans un circuit électrique et électronique, les résistances sont utilisées pour limiter et réguler le courant, diviser les tensions, ajuster les niveaux de signal, polariser les éléments actifs, etc.

Par exemple, de nombreuses résistances sont connectées en série pour limiter le courant qui passe à travers la diode électroluminescente (DEL). D'autres exemples sont discutés ci-dessous.

Protection contre les pics de tension

Un circuit d'atténuation est une combinaison en série d'une résistance et d'un condensateur connectés en parallèle avec le thyristor utilisé pour supprimer l'augmentation rapide de la tension à travers un thyristor. C'est ce qu'on appelle un circuit d'atténuation utilisé pour protéger le thyristor contre des valeurs élevées de $\frac{dv}{dt}$ .

Les résistances sont également utilisées pour protéger les LED contre les pics de tension. Les LED sont sensibles aux forts courants électriques, et donc elles seront endommagées si une résistance n'est pas utilisée pour contrôler le flux du courant électrique à travers la LED.

Fournir une tension appropriée en créant une chute de tension

Chaque élément dans un circuit électrique, comme une lumière ou un interrupteur, nécessite une tension spécifique. Pour cela, des résistances sont utilisées pour fournir une tension appropriée en créant une chute de tension à travers les éléments.

Qu'est-ce que la résistance électrique mesurée en unités de résistance ?

L'unité SI pour un résistor (la résistance électrique est mesurée en) ohm et est représentée par Ω. L'unité d'ohm (Ω) est nommée en l'honneur du grand physicien et mathématicien allemand Georg Simon Ohm.

Dans le système SI, un ohm est égal à 1 volt par ampère. Ainsi,

$\begin{align*} 1\,\,Ohm = 1 \frac{Volt}{Ampere} \end{align*}$

Par conséquent, la résistance est également mesurée en volts par ampère.

Les résistances sont fabriquées et spécifiées sur une large gamme de valeurs. Par conséquent, les unités dérivées des résistances sont conçues en fonction de leurs valeurs, telles que le milliohm (1 mΩ = 10-3 Ω), le kiloohm (1 kΩ = 103 Ω) et le mégaohm (1 MΩ = 106 Ω), etc.

Symbole de circuit du résistor électrique

Il existe deux principaux symboles de circuit utilisés pour les résistors électriques. Le symbole le plus courant pour un résistor est une ligne en zigzag qui est largement utilisée en Amérique du Nord.

L'autre symbole de circuit pour un résistor est un petit rectangle largement utilisé en Europe et en Asie, et ce symbole est appelé le symbole international du résistor.

Le symbole de circuit pour les résistors est montré dans l'image ci-dessous.

企业微信截图_1710134355893.png — Symbole de résistance

企业微信截图_1710134362141.png — Symbole de résistance

Résistances en série et en parallèle

Formule des résistances en série

Le circuit ci-dessous montre un certain nombre de résistances n connectées en série.

Si deux ou plusieurs résistances sont connectées en série, alors la résistance équivalente des résistances en série est égale à la somme de leurs résistances individuelles.

Mathématiquement, cela s'exprime par

$\begin{align*} R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} R_n \end{align*}$

Dans une connexion en série, le courant qui traverse chaque résistance individuelle reste constant (c'est-à-dire que le courant à travers chaque résistance est le même).

Exemple

Comme le montre le circuit ci-dessous, trois résistances de 5 Ω, 10 Ω et 15 Ω sont connectées en série. Trouvez la résistance équivalente des résistances connectées en série.

Solution:

Données fournies : $R_1 = 5 \,\,\Omega, R_2 = 10 \,\,\Omega$ et $\,\,R_3 = 15 \,\,\Omega$

Selon la formule,

$\begin{align*} \begin{split} & R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \\ & = 5 + 10 + 15 \\ & R_e_q_.= 30\,\,\Omega \end{split} \end{align*}$

Ainsi, nous obtenons que la résistance équivalente des résistances en série est de 30 Ω.

(notez que le schéma ci-dessus indique 25 Ω. C'est une erreur typographique, la réponse correcte est 30 Ω)

Formule des résistances en parallèle

Le circuit ci-dessous montre un certain nombre de résistances n connectées en parallèle.

Si deux ou plusieurs résistances sont connectées en parallèle, alors la résistance équivalente des résistances en parallèle est égale à l'inverse de la somme des inverses des résistances individuelles.

Mathématiquement, cela s'exprime comme suit

$\begin{align*} \frac{1}{R_e_q_.} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ........ + \frac{1}{R_n} \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} \frac{1}{R_n} \end{align*}$

Dans un branchement parallèle, la tension qui traverse chaque résistance individuelle reste constante (c'est-à-dire que la tension à travers chaque résistance est la même).

Circuits de résistances (Exemples d'applications)

Résistance limitant le courant pour LED

La limitation du courant est très importante pour une LED. Si trop de courant circule dans une LED, elle sera endommagée. Par conséquent, une résistance limitant le courant est utilisée pour limiter ou réduire le courant entrant dans une LED.

Les résistances limitant le courant sont connectées en série avec une LED pour limiter le courant qui circule dans la LED à une valeur sûre. Par exemple, comme indiqué dans l'image ci-dessous, la résistance limitant le courant est connectée en série avec la LED.

Circuit de résistance limitant le courant pour LED

Calculer la valeur nécessaire de la résistance limitant le courant

Lors du calcul de la valeur d'une résistance limitant le courant, nous devons connaître trois spécifications ou valeurs caractéristiques de la LED :

Tension directe de la LED (dans la fiche technique)
Courant direct maximal de la LED (dans la fiche technique)
VS = tension d'alimentation

La tension directe est la tension requise pour allumer une LED, et elle se situe généralement entre 1,7 V et 3,4 V, selon la couleur des LED. Le courant direct maximal est le courant continu qui circule dans la LED, et il est généralement autour de 20 mA pour les LED de base.

Maintenant, nous pouvons calculer la valeur nécessaire de la résistance limiteuse de courant en utilisant l'équation suivante,

$\begin{align*} R = \frac{V_S - V_F}{I_F} \end{align*}$

Où, $V_S$ = Tension d'alimentation

$V_F$ = Tension de polarisation directe

$I_F$ = courant de polarisation directe maximal

Voyons un exemple de calcul de la valeur nécessaire de la résistance limiteuse de courant en utilisant la formule ci-dessus.

Résistances de rappel

Les résistances de rappel sont des résistances utilisées dans les circuits logiques électroniques pour garantir un état connu d'un signal.

En d'autres termes, les résistances de rappel sont utilisées pour s'assurer qu'un fil est tiré à un niveau logique élevé lorsque il n'y a pas de condition d'entrée. Une résistance de rappel vers le bas fonctionne de manière similaire aux résistances de rappel, sauf qu'elles tirent un fil à un niveau logique bas.

Les circuits intégrés modernes, les microcontrôleurs et les portes logiques numériques ont de nombreuses broches d'entrée et de sortie, et ces entrées et sorties doivent être correctement configurées. C'est pourquoi des résistances de rappel sont utilisées pour assurer un biais correct de la broche d'entrée du microcontrôleur ou de la porte logique numérique à un état connu.

Les résistances de rappel sont utilisées en combinaison avec des transistors, des interrupteurs, des boutons, etc., qui interrompent la connexion physique des composants suivants vers la masse ou VCC. Par exemple, le circuit de résistance de rappel est montré dans l'image ci-dessous.

企业微信截图_17101346272890.png — Circuit de Résistance de Rappel

企业微信截图_17101346341956.png — Circuit de Résistance de Rappel

Comme on le voit, lorsque l'interrupteur est fermé, la tension d'entrée (Vin) au niveau du microcontrôleur ou de la porte va à la masse, et lorsque l'interrupteur est ouvert, la tension d'entrée (Vin) au niveau du microcontrôleur ou de la porte est remontée au niveau de la tension d'entrée (Vin).

Ainsi, la résistance de rappel peut polariser la broche d'entrée du microcontrôleur ou de la porte lorsque l'interrupteur est ouvert. Sans une résistance de rappel, les entrées au niveau du microcontrôleur ou de la porte seraient flottantes, c'est-à-dire dans un état d'impédance élevée.

Une valeur typique de la résistance de rappel est de 4,7 kΩ, mais elle peut varier selon l'application.

Tension de Chute sur une Résistance

La tension de chute sur une résistance n'est rien d'autre qu'une valeur de tension sur la résistance. La tension de chute est également connue sous le nom de chute IR.

Comme nous le savons, une résistance est un élément électrique passif qui fournit une résistance électrique au flux de courant. Ainsi, selon la loi d'Ohm, elle créera une tension de chute lorsque le courant passe par une résistance.

Mathématiquement, la chute de tension à travers une résistance peut être exprimée comme suit,

$\begin{align*} V (Voltage \,\, Drop) = I * R \end{align*}$

Signe des chutes de tension (chutes de tension)

Pour déterminer le signe des chutes de tension à travers une résistance, la direction du courant est très importante.

Considérons une résistance de valeur R dans laquelle un courant (I) circule du point A au point B, comme indiqué dans l'image ci-dessous.

Par conséquent, le point A est à un potentiel plus élevé que le point B. Si nous allons de A à B, V = I R négatif, c'est-à-dire -I R (c'est-à-dire une baisse de potentiel). De même, si nous allons du point B au point A, V = I R positif, c'est-à-dire +I R (c'est-à-dire une augmentation de potentiel).

Il est donc clair que le signe de la chute de tension à travers une résistance dépend de la direction du courant qui traverse cette résistance.

Codes de couleur des résistances

Les codes de couleur des résistances sont utilisés pour identifier la valeur de résistance et la tolérance en pourcentage de toute résistance. Les codes de couleur des résistances utilisent des bandes colorées pour les identifier.

Comme indiqué sur la figure ci-dessous, il y a quatre bandes de couleur imprimées sur la résistance. Parmi celles-ci, trois bandes sont imprimées côte à côte, et la quatrième bande est imprimée légèrement à l'écart de la troisième bande.

4 band resistor color code — Code de couleur des résistances à 4 bandes

Les deux premières bandes à gauche indiquent les chiffres significatifs, la troisième bande indique le multiplicateur décimal, et la quatrième bande indique la tolérance.

5 band resistor code — Code couleur des résistances à 5 bandes

Le tableau ci-dessous montre les chiffres significatifs, le multiplicateur décimal et la tolérance pour différents codages de couleurs des résistances.

Points clés:

La bande dorée ou argentée est toujours placée à droite.
La valeur de la résistance est toujours lue de gauche à droite.
S'il n'y a pas de bande de tolérance, trouvez le côté avec une bande proche d'une patte et faites-en la première bande.

Exemple (Comment calculer la valeur d'une résistance ?)

Comme illustré dans l'image ci-dessous, une résistance à code couleur carbone a la première bague verte, la seconde bleue, la troisième rouge et la quatrième dorée. Trouvez les spécifications de la résistance.

Solution:

Selon le tableau de codage de couleur des résistances,

Vert	Bleu	Rouge	Doré
5	6	102	${\pm 5}{\%}$

$\begin{align} R = 56 10^2 \Omega \SI{\pm 5}{\%} \,\, \end{align*}$

Ainsi, la valeur de la résistance est $5600\,\,\Omega$ avec une tolérance de ${\pm 5}{\%}$ .

Par conséquent, la valeur de la résistance se situe entre

$5600 + 5 \% = 5600 + 280 = 5880 \,\,\Omega$

$5600 - 5 \% = 5600 - 280 = 5320 \,\,\Omega$

Par conséquent, la valeur de la résistance se situe entre $5880\,\,\Omega$ et $5320\,\,\Omega$ .

Codage par caractères ou lettres (code RKM)

Parfois, les résistances peuvent être si petites que le codage par couleurs est difficile à appliquer. Dans de tels cas, un codage par caractères ou lettres est utilisé pour spécifier les résistances. Il est également appelé code RKM.

Les caractères utilisés pour coder les résistances sont R, K et M. Lorsqu'il y a un caractère entre deux nombres décimaux, il agit comme un point décimal. Par exemple, le caractère R indique des ohms, K indique des kiloohms, et M indique des mégaohms. Voyons des exemples de cela.

Résistance	Code lettre
0,3 Ω	R3
0,47 Ω	R47
1 Ω	1R0
1 KΩ	1K
4,7 KΩ	4K7
22,3 MΩ	22M3
9,7 MΩ	9M7
2 MΩ	2M

Exemple – Code lettre ou chiffre

La tolérance est indiquée par

Caractère	Tolérance
F	${\pm 1}{\%}$
G	${\pm 2}{\%}$
J	${\pm 5}{\%}$
K	${\pm 10}{\%}$
M	${\pm 20}{\%}$

Exemple – Résistance avec code lettres :

Types de résistances

Il existe divers types de résistances, chacun ayant ses propres propriétés uniques et des cas d'utilisation spécifiques.

Il existe deux types de base de résistances disponibles : les résistances fixes et les résistances variables. Les deux types sont énumérés ci-dessous.

Résistances fixes

Les résistances fixes sont le type de résistance le plus largement utilisé. Elles sont largement utilisées dans les circuits électroniques pour ajuster et réguler les conditions appropriées dans un circuit. Les types de résistances fixes sont énumérés ci-dessous.

Résistances à composition de carbone (résistances en carbone)
Résistances à pile de carbone
Résistances à film de carbone
Thermistance (résistance thermique)
Résistances à fil enroulé
Résistances montées en surface
Résistances à film métallique
Résistances à film d'oxyde métallique
Résistances à film épais
Résistances à film mince
Résistances en feuille
Résistances en carbone imprimé
Résistances de dérivation d'ampèremètre (résistances de détection de courant)
Résistances en grille

Résistances variables

Les résistances variables comprennent un ou plusieurs éléments de résistance fixes et un curseur. Ces derniers offrent trois connexions à l'élément ; deux sont connectées à l'élément de résistance fixe, et la troisième est le curseur. En déplaçant le curseur vers différents terminaux, nous pouvons varier la valeur de la résistance.

Les types de résistances variables sont énumérés ci-dessous.

Résistances réglables
Potentiomètres
Résistances variables (Rhéostat)
Boîte de décades de résistance (Boîte de substitution de résistances)
Varistances (Résistance non linéaire)
Résistance dépendante de la lumière (LDR) ou Photoresistance
Trimmers

D'autres types spéciaux de résistances incluent :

Résistance à eau (Rhéostat à eau, Rhéostat liquide)
Résistance ballast
Résistance en composé moulé phénolique
Résistances cermet
Résistances en tantale

Tailles des résistances (Valeurs les plus courantes des résistances)

Les tailles des résistances sont organisées en une série de valeurs standard de résistances. En 1952, la Commission électrotechnique internationale a décidé de déterminer les valeurs standard de résistance et de tolérance pour augmenter la compatibilité entre les composants et faciliter la fabrication des résistances.

Ces valeurs standard sont appelées la série E des valeurs préférées de l'IEC 60063. Ces séries E sont classées comme E12, E24, E48, E96 et E192 avec 12, 24, 48, 96 et 192 valeurs différentes dans chaque décennie.

Les valeurs de résistance les plus courantes sont énumérées ci-dessous. Il s'agit des valeurs standards de résistance E3, E6, E12 et E24.

Série de résistances standard E3 :

La série de résistances E3 comprend les valeurs de résistance les plus couramment utilisées dans l'industrie électronique.

1,0

2,2

4,7

Série de résistances standard E6 :

La série de résistances E3 est également très couramment utilisée, et elle offre une large gamme de valeurs de résistances courantes.

1,0	1,5	2,2
3,3	4,7	6,8

Série de résistances standard E12 :

1,0	1,2	1,5
1,8	2,2	2,7
3,3	3,9	4,7
5,6	6,8	8,2

Série de résistances standard E24 :

1.0	1.1	1.2
1.3	1.5	1.6
1.8	2.0	2.2
2.4	2.7	3.0
3.3	3.6	3.9
4.3	4.7	5.1
5.6	6.2	6.8
7.5	8.2	9.1

La tolérance des résistances est généralement spécifiée à ${\pm 20}{\%}$ , ${\pm 10}{\%}$ , ${\pm 5}{\%}$ , ${\pm 2}{\%}$ , et ${\pm 1}{\%}$ .

De quoi est fait un résistor ?

Selon l'application, divers matériaux sont utilisés pour fabriquer les résistors.

Les résistors sont fabriqués à partir de carbone ou de cuivre, rendant difficile le passage du courant électrique dans un circuit.
Le type de résistor le plus courant et d'usage général est le résistor en carbone, qui convient le mieux aux circuits électroniques de faible puissance.
Les alliages de manganin et de constantan sont utilisés pour la fabrication de résistors filaires standards, car ils ont une haute résistivité et un coefficient de température de résistance bas.
Les feuilles et les fils de manganine sont utilisés pour fabriquer des résistances telles que ampèremètre shunts, car la manganine a presque un coefficient de température de résistance nul.
L'alliage nickel-cuivre-manganèse est utilisé pour fabriquer des résistances standard, des résistances à fil enroulé, des résistances précises à fil enroulé, etc. Cet alliage a une composition : Nickel = 4% ; Cuivre = 84% ; Manganèse = 12%.

Quels sont les usages courants des résistances (applications des résistances)

Certaines des applications des résistances incluent :

Les résistances sont utilisées dans les amplificateurs, oscillateurs, multimètres numériques, modulateurs, démodulateurs, émetteurs, etc.
Photoresistances sont utilisées dans les alarmes antivol, détecteurs de flamme, dispositifs photographiques, etc.
Les résistances à fil enroulé sont utilisées en shunt avec l'ampèremètre où une haute sensibilité, un contrôle d'intensité de courant équilibré et une mesure précise sont nécessaires.

Source: Electrical4u.

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