CHAPITRE QUATRE

Résistance

Ouf! soufflons un peu (reprendre le souffle par la bouche du chap 2) et retournons au bord de notre rivière. Maintenant, regardez cette masse qui gêne le passage du courant, elle oppose une résistance: avant elle, l'eau, ralentie, monte un peu, puis passe en babillant plus fort. Si cet obstacle n'était pas là, l'eau coulerait tranquillement, bien lisse, avec un débit plus important. Je résume: une résistance provoque une différence de potentiel (de niveau) et diminue l'intensité du courant. Je vous fais remarquer que tous les mots en gras font partie du vocabulaire de l'électricien.
Pour ce qui est du tuyau où circule le gaz, il peut être pincé et alors il se produit alors un ralentissement de l'écoulement, un tassement des molécules de gaz en avant et une accélération au niveau de l'obstacle.
Une autre façon de visualiser la conductibilité serait d'imaginer une suite d'appartements qui ne peuvent contenir qu'un nombre donné de personnes. La conductibilité étant aussi une autre façon de voir la résistance: plus la résistance est forte, plus la conductibilité est faible. L'une est l'inverse de l'autre, c'est une question de vocabulaire.

A un bout de l'immeuble, une personne entre dans l'appartement A obligeant ainsi un occupant de cet appartement à aller dans l'appartement B et ainsi de suite sachant que les gens continuent d'arriver dans l'appartement A. Si les portes sont faciles à ouvrir on aura affaire à un bon conducteur comme le cuivre. Si les portes sont difficiles à ouvrir on aura affaire à un assez mauvais conducteur comme l'inox. Si les portes sont coincées on aura affaire à un isolant comme le bois sec.
Cette petite digression aurait pu aussi être dans le chapitre sur la conduction.
Pour l'électricité, on va passer d'une matière (le fil) où les électrons sont très mobiles à une autre où ils le sont moins. Le noyau de l'atome les attire plus, ils ont plus de mal à sauter d'un atome à l'autre, il faut fournir un effort plus important pour les bouger. Qui est-ce qui fournit cet effort? Le courant électrique bien sûr. Donc à l'avant de cette résistance les électrons se marchent un peu sur les pieds, se tassent, et il existe donc une différence de potentiel aux bornes de la résistance.

Différence de potentiel aux extrémités d'une résistance

Dans la résistance le courant passe mal, il faut en quelque sorte arracher les électrons à leur position et cet effort se traduit par une production de chaleur.
Ouvrons une petite parenthèse sur la nature de la chaleur. Elle correspond au degré d'agitation des atomes. Plus ils sont agités, plus la matière est chaude.
On peut donc penser que cet effort d'arrachement, de déplacement, remue les atomes auxquels les électrons sont attachés. On peut le constater en mettant le doigt sur la résistance:c'est chaud! Le radiateur électrique utilise cette propriété: un fil résistant gêne le passage d'un courant, il s'échauffe et communique sa chaleur à l'air ambiant à la plus grande joie des frileux.
Dans une ampoule le même phénomène est à l'œuvre, simplement la température est telle que le filament blanchit et brille quand il dépasse 1500°.
Maintenant parlons chiffres et formule. Qu'est-ce qui est en jeu dans cette affaire? Retournons toujours aux origines: l'eau coule en murmurant ou en rouspétant c'est comme vous voulez, autour de la motte. Il y a donc la motte ( résistance), le débit de l'eau (ampères) et la pente (volts). Cherchez bien, c'est tout. Si on déplace une pierre pour obstruer plus ou moins le passage, que va-t-il se passer? Plus on ferme, plus le débit diminue mais parallèlement l'eau monte en amont de la pierre. C'est-à-dire que la différence de niveau entre les deux côtés du caillou augmente. La différence de potentiel est liée de façon simple aux autres éléments.
Avant de sortir LA formule, faisons une autre expérience: sans bouger l'obstacle, augmentons le débit de l'eau, la différence de hauteur va augmenter ET le débit aussi. Cela veut dire que U (la différence de niveau, les volts) est égal à I (la quantité d'eau, le courant) multiplié par quelque chose.

 

Ceux qui ont un contrôleur pourront faire l'expérience suivante


U est un voltmètre, I est un ampèremètre et bien sûr R est une résistance. On peut utiliser une résistance du commerce ou une petite ampoule ou même une mine de crayon en graphite. Si on n'a qu'un contrôleur, on branche la résistance aux bornes de la pile et on fait les mesures les unes après les autres (ATTENTION DANGER pour la vie du contrôleur: si vous le laissez en ampèremètre pour mesurer les volts, dans le meilleur des cas le fusible du contrôleur saute, (voir à ce sujet le chapitre six sur les mesures).
Exemples de valeurs que vous pourrez trouvez: U=4V ,I=0,5.


Maintenant, au lieu d'une résistance, mettez en deux les unes derrière les autres
Vous allez trouver U=4 et I=0,25. I est deux fois plus petit puisque la résistance est deux fois plus grande (vous avez déplacé la pierre pour diminuer le passage, donc il passe moins d'eau).
Un peu de mathématiques: comment passer de 0,5 à 4? En multipliant par 8: 4=8x0,25
Comment passer de 0,25 à 4? En multipliant par 16: 4=16x0,25. La première fois on n'avait qu'un R et la deuxième fois, on en a deux, ce qui signifie que R=8. L'unité de résistance est l'ohm, votre résistance mesure 8 ohms et on a trouvé et utilisé la formule: U=RI
Remplacez les lettres par des valeurs et vous verrez qu'elle reflète bien la réalité. Pour une valeur de U, si R augmente, I diminue et d'une façon proportionnelle. C'est l'expérience que l'on vient de faire

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