La Loi d'Ohm
1. Introduction
La loi d’Ohm constitue l’un des principes essentiels de l’électricité et de l’électronique. Elle permet de comprendre comment le courant électrique circule dans un conducteur et comment son intensité dépend de la tension appliquée et de la résistance rencontrée. Cette relation mathématique est indispensable pour étudier le fonctionnement des circuits électriques, effectuer des calculs et analyser les phénomènes électriques.
Énoncée par le physicien allemand Georg Simon Ohm en 1827, cette loi établit une relation de proportionnalité entre la tension aux bornes d’un conducteur ohmique et l’intensité du courant qui le traverse, lorsque sa résistance reste constante. Elle constitue aujourd’hui un outil fondamental pour les techniciens, les électroniciens, les électriciens et toutes les personnes souhaitant comprendre le fonctionnement des installations et des appareils électriques.
Dans ce cours, nous allons étudier la définition de la loi d’Ohm, les différentes grandeurs électriques qui interviennent dans son application, les formules de calcul et leurs unités de mesure. Nous examinerons également plusieurs exemples pratiques, les méthodes de mesure au multimètre, les associations de résistances ainsi que les applications de cette loi dans le diagnostic et le dépannage des circuits électriques et électroniques.
2. Qu'est-ce que la loi d'Ohm ?
La loi d'Ohm établit une relation directe entre la tension (U ou V), le courant (I) et la résistance (R) dans un circuit électrique. C'est le principe fondamental pour comprendre comment l'électricité circule et comment les composants interagissent. Maîtriser cette loi est essentiel pour toute personne s'intéressant à l'électronique, des bases au dépannage avancé.
3. Définition de la loi d'Ohm
La loi d’Ohm établit que la tension électrique aux bornes d’un conducteur ohmique est proportionnelle à l’intensité du courant qui le traverse, à condition que sa résistance demeure constante.
La formule fondamentale s’écrit :
Relation fondamentale de la loi d’Ohm
Avec :
-
U : tension électrique, exprimée en volts (V).
-
R : résistance électrique, exprimée en ohms (Ω).
-
I : intensité du courant électrique, exprimée en ampères (A).
Cette relation signifie que, pour une résistance constante, lorsque la tension augmente, l’intensité du courant augmente dans les mêmes proportions.
3. Les trois grandeurs fondamentales
3.1. La tension électrique (U)
La tension représente une différence de potentiel entre deux points. Son unité est le volt (V).Exemples : pile de 1,5 V, batterie de 12 V, alimentation de 24 V.
3.2. L’intensité du courant électrique (I)
L’intensité représente la quantité de charge électrique traversant une section par unité de temps. Son unité est l’ampère (A). 1 A correspond à 1 coulomb par seconde.
3.3. La résistance électrique (R)
La résistance caractérise l’opposition au passage du courant. Son unité est l’ohm (Ω). À tension constante, plus la résistance est élevée, plus le courant est faible.
4. Les trois formules de la loi d’Ohm
Formule 1 — Calcul de la tension
Formule 2 — Calcul de l’intensité
Formule 3 — Calcul de la résistance
Ces expressions permettent de déterminer une grandeur à partir des deux autres, en respectant les conditions de validité de la loi.
5. Représentation d’un circuit électrique
Un générateur de tension continue alimente une résistance R dans un circuit fermé. Le courant conventionnel circule de la borne positive vers la borne négative du générateur dans le circuit extérieur. La tension aux bornes de la résistance et le courant sont liés par U = R × I.
6. Exemples pratiques de calcul
Exemple 1 — Calcul de la tension électrique
Une résistance de 100 Ω est traversée par un courant de 0,2 A.
Données : R = 100 Ω et I = 0,2 A.
Résultat : la tension aux bornes de la résistance est de 20 V.
Exemple 2 — Calcul de l’intensité du courant
Une résistance de 220 Ω est alimentée sous une tension continue de 12 V.
Données : U = 12 V et R = 220 Ω.
Résultat : le courant traversant la résistance est d’environ 54,5 mA.
Exemple 3 — Calcul de la résistance
Un composant ohmique est traversé par un courant de 0,5 A sous une tension de 9 V.
Données : U = 9 V et I = 0,5 A.
Résultat : la résistance est de 18 Ω.
7. Calculateur de la résistance électrique
Ce calculateur vous permet de déterminer rapidement la valeur d’une résistance électrique à partir de la tension à ses bornes et de l’intensité du courant qui la traverse. Il utilise la loi d’Ohm :
Calcul de la résistance avec la loi d’Ohm
Saisissez la tension et l’intensité, sélectionnez les unités correspondantes, puis cliquez sur « Calculer la résistance ». Le résultat s’affiche automatiquement en ohms (Ω), en kilohms (kΩ) ou en mégohms (MΩ), selon la valeur obtenue.
Accessible aux débutants comme aux techniciens, cet outil vous accompagne dans vos exercices et la vérification de vos calculs. Par exemple, une tension de 12 V et une intensité de 20 mA correspondent à une résistance de 600 Ω.
Calculer une résistance électrique
U : tension aux bornes de la résistance.
I : intensité du courant qui la traverse.
Les nombres avec une virgule ou un point sont acceptés.
8. Influence de la résistance sur le courant
Sous une tension constante de 12 V :
Lorsque la résistance double, l’intensité est divisée par deux. Lorsque la tension double à résistance constante, l’intensité double.
| Résistance | Intensité |
|---|---|
| 10 Ω | 1,2 A |
| 20 Ω | 0,6 A |
| 50 Ω | 0,24 A |
| 100 Ω | 0,12 A |
| 200 Ω | 0,06 A |
| 1 000 Ω | 0,012 A |
9. Associations de résistances
9.1. Résistances en série
Les résistances sont traversées par la même intensité.
R équivalente = R1 + R2 + R3 + … + Rn
Exemple : 100 + 220 + 330 = 650 Ω. Sous 13 V : I = 13 / 650 = 0,02 A = 20 mA.
9.2. Résistances en parallèle
Toutes les résistances sont soumises à la même tension.
Pour deux résistances : R équivalente = (R1 × R2) / (R1 + R2)
Exemple : 100 Ω et 200 Ω en parallèle donnent environ 66,67 Ω.
10. Mesurer les grandeurs électriques avec un multimètre
10.1. Mesure de la tension
Régler le multimètre en V continu ou alternatif selon le circuit. Mesurer la tension en parallèle aux bornes du composant.
1. Placez le sélecteur sur la position V~ (AC).
2. Branchez les cordons comme pour la mesure DC.
3. Placez les pointes sur les deux points à mesurer (par exemple phase et neutre d'une prise).
4. Lisez la valeur affichée ; en alternatif, il n'y a pas de polarité, donc pas de signe négatif.
La mesure de tension se fait toujours en parallèle du composant, jamais en série.
Si l'écran affiche « OL » (Over Limit), le calibre choisi est trop faible : passez au calibre supérieur.
10.2. Mesure de l’intensité
1. Mettez le circuit hors tension avant de le modifier.
2. Placez le sélecteur sur A (continu ou alternatif selon le circuit), en choisissant le
calibre adapté (mA ou A).
3. Branchez le cordon rouge sur la borne correspondant au calibre choisi (mA ou 10A),
le noir restant sur COM.
4. Ouvrez le circuit à l'endroit voulu et insérez le multimètre en série, entre les deux points ouverts.
5. Remettez le circuit sous tension et lisez la valeur affichée.
6. Mettez hors tension avant de retirer le multimètre et de refermer le circuit.
Ne jamais brancher un multimètre en mode ampèremètre directement aux bornes d’une source de tension. La mesure du courant s’effectue toujours avec le multimètre inséré en série dans le circuit.
10.3. Mesure de la résistance
Pour mesurer une résistance avec un multimètre, procédez dans l’ordre suivant :
1. Coupez l’alimentation du circuit. Débranchez toute source d’énergie et déchargez les condensateurs éventuels. Ne mesurez jamais une résistance sur un circuit alimenté.
2. Branchez les cordons. Insérez le cordon noir dans la borne COM et le cordon rouge dans la borne VΩ.
3. Sélectionnez la fonction ohmmètre. Placez le sélecteur sur le symbole Ω. Si le multimètre n’est pas à sélection automatique, choisissez un calibre supérieur à la valeur attendue.
4. Isolez la résistance si nécessaire. Pour obtenir une mesure fiable sur un composant monté dans un circuit, dessoudez au moins une de ses pattes : les autres composants peuvent fausser le résultat.
5. Placez les pointes de touche. Appliquez une pointe sur chaque extrémité de la résistance. Le sens des cordons n’a pas d’importance. Évitez de toucher simultanément les deux parties métalliques avec les doigts.
6. Lisez la valeur affichée. Attendez que l’affichage se stabilise, puis relevez la valeur et son unité : Ω, kΩ ou MΩ. Par exemple, 10,00 kΩ correspond à 10 000 Ω.
7. Interprétez le résultat. Comparez la mesure à la valeur nominale et à la tolérance de la résistance. L’affichage OL peut indiquer un calibre trop faible, un mauvais contact ou une résistance coupée ; vérifiez ces points avant de conclure qu’elle est défectueuse.
Ne jamais mesurer une résistance sur un circuit alimenté. Vérifier l’absence de tension et les charges résiduelles des condensateurs. Ne jamais brancher un ampèremètre en parallèle sur une source de tension.
11. Loi d’Ohm et puissance électrique
P en watts (W), U en volts (V), I en ampères (A), R en ohms (Ω). Pour une résistance de 100 Ω sous 10 V : P = 10² / 100 = 1 W. Choisir une puissance nominale supérieure à la puissance dissipée, avec une marge thermique adaptée.
12. Applications pratiques de la loi d’Ohm
| Domaine | Application |
|---|---|
| Électronique | Calcul des résistances et courants |
| Alimentations | Étude des tensions et charges |
| Éclairage LED | Résistance de limitation |
| Automobile | Diagnostic des circuits et faisceaux |
| Informatique | Analyse des alimentations |
| Maintenance | Recherche de défauts |
| Industrie | Calculs de courants et chutes de tension |
13. Limites d’application de la loi d’Ohm
La relation U = R × I avec R constante s’applique directement aux composants ohmiques. Les diodes, LED, transistors, thermistances et lampes à filament peuvent présenter une relation courant-tension non linéaire, notamment en fonction de la température.
14. Glossaire des termes techniques
| Terme | Définition |
|---|---|
| Ampère (A) | Unité de l’intensité |
| Conducteur | Matériau permettant le déplacement de charges |
| Courant électrique | Déplacement ordonné de charges |
| Intensité (I) | Charge traversant une section par unité de temps |
| Ohm (Ω) | Unité de résistance |
| Ohmmètre | Instrument de mesure d’une résistance |
| Résistance (R) | Opposition au passage du courant |
| Tension (U) | Différence de potentiel |
| Volt (V) | Unité de tension |
| Voltmètre | Instrument de mesure d’une tension |
| Watt (W) | Unité de puissance |
15. QCM interactif
Testez votre compréhension de la loi d’Ohm grâce à ce QCM interactif de 10 questions. Vous retrouverez les notions essentielles du cours : tension, intensité, résistance, unités et applications numériques.
Pour chaque question, sélectionnez une seule réponse, puis cliquez sur « Valider ». Une correction accompagnée d’une explication vous permettra de comprendre le résultat avant de passer à la question suivante.
À la fin du questionnaire, consultez votre score sur 10 et le récapitulatif des corrections. Vous pouvez ensuite recommencer le QCM pour consolider vos acquis. Prenez le temps de réfléchir et pensez à convertir les unités avant chaque calcul.
QCM — La loi d’Ohm
Testez vos connaissances : une seule bonne réponse par question.
QCM terminé
Consulter toutes les corrections
Conclusion
La loi d’Ohm représente une base essentielle pour comprendre le fonctionnement des circuits électriques et électroniques. Elle établit une relation simple et fondamentale entre trois grandeurs : la tension, l’intensité et la résistance. Grâce à cette loi, il devient possible de prévoir le comportement d’un conducteur ohmique, de calculer les valeurs électriques d’un circuit et de mieux comprendre les phénomènes qui accompagnent la circulation du courant électrique.
Dans les applications pratiques, la loi d’Ohm constitue un outil indispensable pour le dimensionnement des composants, la réalisation des montages et les opérations de maintenance. Associée aux mesures effectuées avec un multimètre, elle permet notamment de vérifier les tensions, de contrôler les résistances et d’identifier certaines anomalies de fonctionnement. Sa maîtrise facilite également l’étude des associations de résistances, des chutes de tension et des puissances dissipées dans les circuits électroniques.
L’apprentissage de la loi d’Ohm constitue ainsi une étape fondamentale dans l’étude de l’électricité. Toutefois, son application exige de bien comprendre les unités de mesure, de respecter les règles de sécurité et de tenir compte des caractéristiques réelles des composants. En associant les connaissances théoriques aux exercices de calcul et aux mesures expérimentales, chacun peut progressivement acquérir les méthodes nécessaires pour analyser, comprendre et dépanner les circuits électriques et électroniques avec précision et rigueur.