A quoi sert une résistance électrique ?
La résistance électrique est la base de l'électricité et de l'électronique. Le but de cette partie est de montrer la variété des applications et le comportement réel d'une résistance.\( \newline\)
La famille des résistances électrique est une grande famille. Pourquoi une telle diversité ? La loi d(ohm est leur fondement. \(U = R \cdot I\) . Mais également l loi de joule. \(P = R \cdot I^2\) . La résistance évolue en fonction de la température selon un coefficient thermique nommé \alpha. La loi est la suivante : \(R(T)=R_0 \cdot (1 + \alpha \cdot (T-T_0))\) .Une résistance faible aura tendance à chauffer. C'est un effet parfois recherché.\(\newline\)
Une résistance de faible valeur traversée par un fort courant peut chauffer fortement : c’est parfois un effet désiré (résistance chauffante ou fusible), parfois dangereux (surchauffe, destruction).\(\newline\)
Le cas classique de l'utilisation d'une résistance est de créer une chute de tension pour adapter la tension et limiter ainsi le courant délivré. Le cas le plus typique et celui de la diode DEL. La diode a un courant qui devient exponentiel lorsque la tension augmente. On risque donc de détruire le composant. Il faut donc ajouter une résistance à la DEL pour la protéger.\(\newline\)
La figure ci-dessus représente le circuit avec la DEL et sa résistance de protection. On notera la droite en rouge qui correspond à la droite de charge. L'intersection de cette droite de charge avec la caractéristique de la DEL donne le point de fonctionnement. Pratiquement nous choisissons une intensité de 10mA et nous faisons remonter l droite de charge de (5V,0 mA) au point (2.7V, 10 mA).\(\newline\)
Exemple2 : Un fusible peut-être vu comme une résistance de faible valeur paramétrée pour fondre à partir d'une certaine intensité. C’est un dispositif de sécurité.\(\newline\)
Exemple3 : Dans un sèche-linge, lave-vaisselle ou machine à laver, on trouve une résistance chauffante (souvent bobinée), utilisée pour transformer l’énergie électrique en chaleur (effet Joule).\(\newline\)
Attention :
De ce qui précède il conviendra pour une résistance non seulement de déterminer sa valeur mais également de déterminer sa capacité de transmission de puissance. Plus la résistance est volumineuse, plus elle est capable de dissiper une forte puissance.\( \newline\)
Exemple4 : La résistance de tirage (pull-up ou pull-down) permet pour une entrée de microcontrôleur de ne pas laisser l'entrée sans référence de tension. Dans ce cas elle se comporterai comme une antenne et produirait des signaux aléatoires. La résistance de tirage évite ce comportement.\( \newline\)
Exemple5 : Le pont diviseur est souvent utilisé pour produire une tension de sortie à partir d'une tension d'entrée.
Attention :
Pour le pont diviseur il faut s'assurer qu'aucun courant (ou à tout le moins un courant négligeable) ne circule sur le potentiel positif de la tension de sortie, sans quoi la loi donnée ci-dessus se révèle fausse. La charge doit donc avoir une résistance élevée.\( \newline\)
Exemple :
Prenons un potentiomètre et essayant de faire varier la tension transmise à un moteur.\( \newline\)
Le pont diviseur devient :\( \newline\)
\(\alpha\) représente ici la proportion de la résistance totale exposée à la sortie. Il évolue entre 0 (tout en bas) et 1 (tout en haut). On trouve \(V_s = \alpha \cdot U\) . Si vous branchez un moteur sur ce potentiomètre, cela ne marchera pas. Pourquoi ? Parce que le moteur à une résistance d'induit de quelques ohms. Il consommera donc un courant non négligeable. Si le moteur a une faible résistance (ex : 5 Ω), il consomme un courant important → le pont diviseur est perturbé.Nous verrons ultérieurement l'utilité d'un hacheur série utilisant la MLI ou la PWM comme on dit outre-manche.\(\newline\)
Le pont diviseur de tension est souvent utilisé avec un capteur dans la résistance électrique varie avec l'évolution d'une grandeur physique.
On associe alors :
une résistance fixe,
et une résistance variable, dépendant de la grandeur mesurée :
CTN (température),
LDR (lumière),
jauge de contrainte (déformation mécanique).
La dernière figure représente un pont de Wheatstone. Il est en fait formé de deux pont diviseurs de tensions accolés. La jauge de contrainte subit des déformations mécaniques et donc des variations de longueur. Ces variations de longueur se traduisent par des variations de résistance électrique. La tension mesurée sur le pont est directement proportionnelle à l'effort exercé sur la jauge de contrainte.\( \newline\)