Si vous vous intéressez à l’électronique ou à l’électricité, vous rencontrerez très vite une formule incontournable : la loi d’Ohm. Elle relie trois grandeurs de base d’un circuit, la tension, le courant et la résistance, et sert à dimensionner des composants aussi simples qu’une résistance pour une LED. Bonne nouvelle : la formule est courte et s’applique avec de simples multiplications et divisions. Voyons ensemble comment elle fonctionne, avec une image pour la comprendre et plusieurs exemples chiffrés.
Les trois grandeurs à connaître
Avant la formule, il faut comprendre ce que mesurent les trois grandeurs :
- La tension (symbole U, parfois V) se mesure en volts (V). C’est la « poussée » électrique entre deux points, la différence de potentiel qui met les charges en mouvement.
- Le courant (symbole I) se mesure en ampères (A). C’est la quantité de charges électriques qui traversent un conducteur par seconde.
- La résistance (symbole R) se mesure en ohms (Ω). Elle indique à quel point un composant s’oppose au passage du courant.
Une analogie classique est celle de l’eau dans un tuyau. La tension ressemble à la pression de l’eau, le courant au débit, et la résistance à l’étroitesse du tuyau. Plus la pression est forte, plus le débit est important ; plus le tuyau est étroit, plus le débit diminue.
La formule : U = R × I
La loi d’Ohm énonce que, pour un conducteur ohmique, la tension à ses bornes est égale au produit de sa résistance par le courant qui le traverse :
U = R × I
À partir de cette égalité, on peut isoler chaque grandeur selon ce que l’on cherche :
| On cherche | Formule | Unité du résultat |
|---|---|---|
| La tension | U = R × I | Volt (V) |
| Le courant | I = U ÷ R | Ampère (A) |
| La résistance | R = U ÷ I | Ohm (Ω) |
Un moyen mnémotechnique consiste à dessiner un triangle avec U en haut et R et I en bas. Cachez la grandeur cherchée : si U est caché, on multiplie R par I ; si c’est I ou R, on divise U par l’autre.
Exemples de calcul
- Calculer la tension : une résistance de 100 Ω est traversée par un courant de 0,05 A. La tension à ses bornes est U = 100 × 0,05 = 5 V.
- Calculer le courant : une résistance de 220 Ω est alimentée sous 9 V. Le courant est I = 9 ÷ 220, soit environ 0,041 A, c’est-à-dire 41 mA.
- Calculer la résistance : un composant est soumis à 12 V et laisse passer 0,02 A. Sa résistance est R = 12 ÷ 0,02 = 600 Ω.
Pensez à convertir les unités avant de calculer : 1 mA vaut 0,001 A, et 1 kΩ vaut 1 000 Ω. Une erreur d’unité est l’une des causes les plus fréquentes de résultats absurdes.
Une application courante : la résistance d’une LED
Une LED ne supporte pas d’être branchée directement sur une source de tension : sans limitation, le courant peut devenir trop important et l’abîmer. On place donc une résistance en série. Pour la calculer, on utilise la loi d’Ohm avec la tension qui reste aux bornes de la résistance.
Exemple : on alimente une LED sous 5 V. Supposons que la LED ait une tension de fonctionnement d’environ 2 V et que l’on souhaite un courant de 20 mA (0,02 A). La tension aux bornes de la résistance est 5 − 2 = 3 V, donc R = 3 ÷ 0,02 = 150 Ω. On choisit en pratique une valeur normalisée proche. Ces valeurs de tension et de courant varient selon la LED : consultez toujours sa fiche technique.
Et la puissance ?
La puissance électrique (en watts) se calcule avec la formule P = U × I. En combinant avec la loi d’Ohm, on obtient aussi P = R × I² et P = U² ÷ R. Cette grandeur est importante, car une résistance dissipe de la chaleur : il faut choisir un composant dont la puissance admissible est supérieure à celle qu’il va réellement dissiper. Dans l’exemple précédent, la résistance dissipe P = 3 × 0,02 = 0,06 W, donc une résistance courante de 0,25 W convient.
Les limites de la loi d’Ohm
La loi d’Ohm décrit parfaitement les composants dits ohmiques, comme la plupart des résistances, pour lesquels la tension et le courant restent proportionnels. Ce n’est pas le cas de tous les composants. Une diode, une LED ou une ampoule à filament ont une relation entre tension et courant qui n’est pas proportionnelle. On peut toutefois appliquer la loi d’Ohm à un point de fonctionnement précis, ou à la résistance seule du circuit, comme on l’a fait pour la LED.
Résistances en série et en parallèle
Dans un circuit réel, on associe souvent plusieurs résistances. En série, elles sont placées les unes à la suite des autres et leurs valeurs s’additionnent : deux résistances de 100 Ω et 220 Ω donnent 320 Ω au total, et le même courant les traverse. En parallèle, elles offrent plusieurs chemins au courant et la résistance équivalente est plus petite que la plus petite des deux. Pour deux résistances identiques de 100 Ω, la résistance équivalente en parallèle est de 50 Ω. Une fois la résistance équivalente connue, la loi d’Ohm s’applique exactement de la même façon.
Conseils de sécurité et de pratique
- Commencez par des circuits à basse tension, par exemple des piles ou une alimentation de laboratoire.
- Vérifiez vos calculs avec un multimètre en mesurant la tension et le courant réels.
- Ne travaillez jamais sur le secteur sans formation et sans protections adaptées.
- Tenez compte de la tolérance des résistances : la valeur réelle peut différer légèrement de la valeur indiquée.
Conclusion
La loi d’Ohm est la base de toute l’électronique : avec U = R × I, vous pouvez calculer un courant, choisir une résistance ou vérifier un circuit. Elle ouvre ensuite la porte à des notions plus avancées, comme les circuits en série et en parallèle. Pour aller plus loin et manipuler ces concepts en pratique, découvrez les cours d’électronique proposés par Cursa.
