Différence de potentiel électrique et loi d'Ohm : révisions

La loi d'Ohm exprime la relation entre la différence de potentiel électrique, l'intensité du courant et la résistance électrique, dans certains composants.

Elle est représentée par la formule suivante : $I={\displaystyle \frac{\mathrm{\Delta }V}{R}}$‍ (en français, on écrit souvent $U=RI$‍)

Avec $I$‍ l'intensité du courant, $\mathrm{\Delta }V$‍ ($U$‍) la différence de potentiel électrique et $R$‍ la résistance électrique.

Pour une résistance $R$‍ donnée, si l'intensité $I$‍ augmente, la différence de potentiel électrique $\mathrm{\Delta }V$‍ augmente, et réciproquement.

Pour une différence de potentiel électrique $\mathrm{\Delta }V$‍ donnée, si la résistance $R$‍ augmente, l'intensité $I$‍ diminue, et inversement.

Pour une intensité $I$‍ donnée, si la résistance $R$‍ augmente, la différence de potentiel électrique $\mathrm{\Delta }V$‍ augmente, et inversement.

Quand un courant rencontre une résistance, la différence de potentiel électrique diminue conformément à la loi d'Ohm. On parle aussi de chute de tension.

Une batterie est une source de potentiel électrique utilisée couramment. Son symbole est représenté à la figure 2. La petite barre correspond à la borne négative (avec un potentiel électrique plus bas) et la longue barre correspond à la borne positive (avec un potentiel électrique plus haut).

Les électrons se déplacent de la borne négative vers la borne positive, mais d'après le sens conventionnel, le courant $I$‍ circule dans le circuit de la borne positive (de potentiel électrique supérieur) vers la borne négative (de potentiel électrique inférieur).

Pour mieux comprendre ce que sont l'intensité du courant et la différence de potentiel électrique, prenons comme exemple un rocher qui dévale une pente. Au sommet de la colline, le rocher présente une forte énergie potentielle gravitationnelle. De la même manière, un électron a en stock une grosse quantité d'énergie sous la forme d'énergie potentielle électrique, lorsqu'il se trouve à la borne négative d'une batterie. Le rocher roule naturellement vers le bas, où l'énergie potentielle est plus basse. De la même manière, l'électron quittera naturellement la borne négative de la batterie pour rejoindre la borne positive, où le potentiel électrique est plus faible.

À mesure que le rocher roule vers le bas, l'énergie stockée est convertie en énergie cinétique. De la même manière, à mesure que l'électron traverse les composants du circuit, l'énergie stockée est convertie en d'autres formes d'énergie, notamment en chaleur et en lumière.

On a tendance à croire que la loi d'Ohm s'applique à tous les composants électriques. Or, un composant n'est ohmique que si l'intensité est directement proportionnelle à la différence de potentiel électrique et inversement proportionnelle à la résistance. Si on représentait graphiquement la différence de potentiel électrique en fonction de l'intensité pour un composant ohmique, on obtiendrait une droite (voir Figure 3).

Certains dipôles, comme les ampoules, ne sont pas ohmiques. Cela signifie que leur courbe caractéristique « différence de potentiel électrique /intensité » n'est pas linéaire, comme à la figure 3. Pour les dipôles non ohmiques, nous ne pouvons pas utiliser la loi d'Ohm ($I={\displaystyle \frac{\mathrm{\Delta }V}{R}}$‍) pour déterminer une variable inconnue.

Pour en savoir plus sur le potentiel électrique et la loi d'Ohm, regardez notre vidéo sur les circuits électriques et la loi d'Ohm.

Pour vérifier votre compréhension du sujet et commencer à maîtriser ces concepts, entraînez-vous avec l'exercice sur la loi d'Ohm.