Applications techniques de la loi d'Ohm et de la résistance électrique en physique-chimie Seconde

Un radiateur utilise une résistance chauffante. En connaissant la tension du secteur (230 V) et la puissance du radiateur (1500 W), on peut calculer la résistance nécessaire :

Les phares d'une voiture fonctionnent généralement avec une batterie de 12 V. Si chaque phare consomme 55 W :

La résistance de chaque phare est : R = U/I = 12/4,6 ≈ 2,6 Ω

• 1 Résistances dans les circuits imprimés
• 2 Diviseurs de tension
• 3 Limitation du courant dans les LED
• 4 Protection des composants sensibles
• 5 Capteurs de température et de lumière

Pour protéger une LED alimentée par une tension de 9 V, sachant que la LED nécessite 2 V et 20 mA :

• 1 Chauffage industriel
• 2 Systèmes de commande de moteurs
• 3 Capteurs de processus
• 4 Systèmes de sécurité
• 5 Alimentation électrique

Pour un four industriel de 10 kW alimenté en triphasé 400 V :

• 1 Électrocardiogrammes (ECG)
• 2 Électroencéphalogrammes (EEG)
• 3 Stimulation nerveuse
• 4 Appareils de diathermie
• 5 Prothèses intelligentes

La résistance du corps humain varie selon les conditions (humidité, surface de contact). Elle est comprise entre 1000 et 100 000 Ω.

La loi d'Ohm permet de calculer le courant qui traverserait le corps en cas de contact accidentel avec une tension.

• 1 Systèmes de contrôle de vol
• 2 Capteurs de température et pression
• 3 Systèmes de communication
• 4 Panneaux solaires
• 5 Systèmes de propulsion électrique

Dans l'espace, les composants électriques subissent des variations de température extrêmes (-150°C à +120°C).

Les ingénieurs doivent tenir compte de l'influence de la température sur la résistance électrique pour garantir le bon fonctionnement des équipements.

Un diviseur de tension est constitué de deux résistances en série. La tension d'entrée est divisée proportionnellement aux valeurs des résistances.

• 1 Potentiomètres (boutons de volume)
• 2 Capteurs de position
• 3 Interfaces avec les microcontrôleurs
• 4 Contrôle de luminosité

• 1 Thermistances (température)
• 2 Photorésistances (luminosité)
• 3 Capteurs de pression
• 4 Capteurs d'humidité
• 5 Potentiomètres (position)

Le capteur modifie sa résistance en fonction de la grandeur mesurée (température, lumière, pression...).

En injectant un courant connu et en mesurant la tension, on peut déterminer la résistance et donc la valeur de la grandeur physique.

• 1 Moteurs électriques
• 2 Capteurs de distance
• 3 Systèmes de détection d'obstacles
• 4 Contrôle de vitesse
• 5 Systèmes d'alimentation

Les moteurs électriques ont une résistance interne. En contrôlant la tension et le courant, on peut réguler leur vitesse et couple.

Les circuits de commande utilisent souvent des transistors et des résistances pour limiter le courant et protéger le système.

Les panneaux solaires produisent du courant électrique. La loi d'Ohm est utilisée pour optimiser le rendement en ajustant la charge connectée.

Le point de puissance maximale (MPPT) est déterminé en mesurant la tension et le courant pour différentes charges.

Les éoliennes convertissent l'énergie cinétique du vent en énergie électrique.

Des systèmes de régulation utilisent la loi d'Ohm pour contrôler la tension et le courant produits, assurant une qualité d'énergie optimale.

• 1 Contrôle d'éclairage
• 2 Thermostats intelligents
• 3 Capteurs de présence
• 4 Systèmes de sécurité
• 5 Contrôle de température

Les installations domotiques intègrent des capteurs et actionneurs qui doivent être alimentés correctement.

Les câbles électriques ont une résistance qui crée des chutes de tension. Il faut dimensionner les sections de câbles pour limiter ces pertes.

• 1 Régulation de tension
• 2 Contrôle des ventilateurs
• 3 Interfaces de communication
• 4 Protection contre les surtensions
• 5 Systèmes de refroidissement

Les processeurs et composants électroniques génèrent de la chaleur par effet Joule.

Les concepteurs d'ordinateurs utilisent la loi d'Ohm pour minimiser les pertes et optimiser l'efficacité énergétique.

On utilise la relation entre puissance, tension et résistance :

La résistance interne du moteur est de 1,44 Ω.

On calcule le courant nominal du moteur :

Le courant nécessaire (8,3 A) dépasse largement la capacité du système de commande (2 A).

Le système de commande ne peut pas directement alimenter le moteur.

On utilise un relais ou un transistor MOSFET commandé par le système de faible puissance :

• Le système de commande (2 A max) active le relais/transistor
• Le relais/transistor commute l'alimentation principale du moteur (8,3 A)
• Cette solution permet d'utiliser un faible courant de commande pour contrôler un fort courant de charge

• Électroménager (chauffage, éclairage)
• Automobile (phares, moteurs, capteurs)
• Électronique (LED, circuits intégrés)
• Médical (appareils de diagnostic)
• Industriel (commande de machines)

• Diviseurs de tension
• Capteurs résistifs
• Protection des circuits
• Contrôle de puissance

• U = R × I (loi d'Ohm)
• P = U × I (puissance)
• P = R × I² (effet Joule)
• Association de résistances