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Différence de potentiel électrique et loi d'Ohm : révisions

Revoir les termes clés, les formules et les compétences relatives à la loi d'Ohm, notamment comment sont liées la différence de potentiel électrique, l'intensité et la résistance.

Termes clés

TermeDéfinition
BatterieComposant qui transforme de l'énergie chimique en énergie électrique. Une batterie parfaite n'a pas de résistance interne.
Différence de potentiel électrique (delta, V)Variation d'énergie par unité de charge entre deux points. Aussi appelée tension ou d.d.p. Dans le système international (SI), son unité est le Volt : start text, V, end text, equals, start fraction, start text, J, end text, divided by, start text, C, end text, end fraction.
Force électromotrice (f.é.m., \epsilon)La f.é.m. est la différence de potentiel produite par une source de tension, par exemple une batterie parfaite. Son unité SI est le Volt (start text, V, end text).

Formules

FormuleSymbolesEn clair
I, equals, start fraction, delta, V, divided by, R, end fractionI est l'intensité, delta, V est la différence de potentiel électrique et R est la résistance électrique.L'intensité est directement proportionnelle à la différence de potentiel électrique et inversement proportionnelle à la résistance électrique.

Loi d'Ohm

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, equals, start fraction, delta, V, divided by, R, end fraction (en français, on écrit souvent U, equals, R, I)
Avec I l'intensité du courant, delta, V (U) la différence de potentiel électrique et R la résistance électrique.

Relation entre différence de potentiel électrique et intensité

Pour une résistance R donnée, si l'intensité I augmente, la différence de potentiel électrique delta, V augmente, et réciproquement.

Relation entre intensité et résistance

Pour une différence de potentiel électrique delta, V donnée, si la résistance R augmente, l'intensité I diminue, et inversement.

Relation entre résistance et différence de potentiel électrique

Pour une intensité I donnée, si la résistance R augmente, la différence de potentiel électrique delta, V augmente, et inversement.

Différence de potentiel électrique aux bornes d'une résistance : que nous dit la loi d'Ohm ?

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.
Figure 1. Baisse du potentiel électrique dans une résistance

Différence de potentiel électrique et intensité aux bornes d'une batterie

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).
Figure 2. Symbole d'une batterie. Le côté long est la borne positive, le côté court est la borne négative.
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.

Erreurs courantes et idées reçues

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).
Figure 3. Relation entre la différence de potentiel électrique et l'intensité dans les dipôles ohmiques et non ohmiques.
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, equals, start fraction, delta, V, divided by, R, end fraction) pour déterminer une variable inconnue.

En savoir plus

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.