Loi d’Ohm – Relation tension et courant

La loi d’Ohm est une règle clé pour l’analyse des circuits électriques, qui décrit la relation entre trois grandeurs physiques clés : la tension, le courant et la résistance. Elle représente que le courant est proportionnel à la tension en deux points, la constante de proportionnalité étant la résistance.

Utiliser la loi d’Ohm

La relation définie par la loi d’Ohm s’exprime généralement sous trois formes équivalentes :

I = V / RR = V / IV = IR

avec ces variables définies à travers un conducteur entre deux points de la manière suivante :

• Je représente le courant électrique, en unités d’ampères.
• V représente la tension mesurée aux bornes du conducteur en volts, et
• R représente la résistance du conducteur en ohms.

Une façon d’envisager ce concept est que, comme un courant, I, passe à travers une résistance (ou même à travers un conducteur non parfait, qui a une certaine résistance), R, alors le courant perd de l’énergie. L’énergie avant qu’il ne traverse le conducteur va donc être plus élevée que l’énergie après qu’il ait traversé le conducteur, et cette différence électrique est représentée dans la différence de tension, V, à travers le conducteur.

La différence de tension et le courant entre deux points peuvent être mesurés, ce qui signifie que la résistance elle-même est une grandeur dérivée qui ne peut être directement mesurée expérimentalement. Cependant, lorsque nous insérons un élément dans un circuit dont la valeur de résistance est connue, nous pouvons utiliser cette résistance avec une tension ou un courant mesuré pour identifier l’autre grandeur inconnue.

Histoire de la loi d’Ohm

Le physicien et mathématicien allemand Georg Simon Ohm (16 mars 1789 – 6 juillet 1854 C.E.) a mené des recherches en électricité en 1826 et 1827, publiant les résultats qui ont été connus sous le nom de loi d’Ohm en 1827. Il a pu mesurer le courant avec un galvanomètre, et a essayé plusieurs réglages différents pour établir sa différence de tension. La première était une pile voltaïque, similaire aux piles originales créées en 1800 par Alessandro Volta.

À la recherche d’une source de tension plus stable, il est ensuite passé aux thermocouples, qui créent une différence de tension basée sur une différence de température. En fait, il a directement mesuré que le courant était proportionnel à la différence de température entre les deux jonctions électriques, mais comme la différence de tension était directement liée à la température, cela signifie que le courant était proportionnel à la différence de tension.

En termes simples, si vous doublez la différence de température, vous doublez le voltage et aussi le courant. (En supposant, bien sûr, que votre thermocouple ne fonde pas ou quelque chose comme ça. Il y a des limites pratiques où cela tomberait en panne).

Ohm n’a pas été le premier à s’intéresser à ce type de relation, même s’il a été le premier à publier. Les travaux antérieurs du scientifique britannique Henry Cavendish (10 octobre 1731 – 24 février 1810) dans les années 1780 l’avaient amené à faire dans ses journaux des commentaires qui semblaient indiquer la même relation. Sans que cela ne soit publié ou communiqué aux autres scientifiques de son époque, les résultats de Cavendish n’étaient pas connus, laissant à Ohm la possibilité de faire cette découverte. C’est pourquoi cet article n’est pas intitulé « La loi de Cavendish ». Ces résultats ont été publiés plus tard, en 1879, par James Clerk Maxwell, mais à ce moment-là, le mérite d’Ohm était déjà établi.

Autres formes de droit ohm

Une autre façon de représenter la loi d’Ohm a été développée par Gustav Kirchhoff (de la renommée des lois de Kirchoff), et prend la forme de

J = σE

où se situent ces variables :

• J représente la densité de courant (ou le courant électrique par unité de surface de la section transversale) du matériau. Il s’agit d’une quantité vectorielle représentant une valeur dans un champ vectoriel, ce qui signifie qu’elle contient à la fois une grandeur et une direction.
• sigma représente la conductivité du matériau, qui dépend des propriétés physiques du matériau individuel. La conductivité est la réciproque de la résistivité du matériau.
• E représente le champ électrique à cet endroit. C’est également un champ vectoriel.

La formulation originale de la loi d’Ohm est essentiellement un modèle idéalisé, qui ne tient pas compte des variations physiques individuelles à l’intérieur des fils ou du champ électrique qui les traverse. Pour la plupart des applications de circuits de base, cette simplification est parfaitement acceptable, mais lorsque l’on va plus en détail, ou que l’on travaille avec des éléments de circuits plus précis, il peut être important de considérer comment la relation de courant est différente dans les différentes parties du matériau, et c’est là que cette version plus générale de l’équation entre en jeu.