Résistance : La propriété qui régule le flux de charge dans un circuit
La capacité à réguler la quantité de charge circulant dans un circuit s'appelle la résistance. C'est le paramètre fondamental de « contrôle trafic » dans les circuits électriques, quantifié en ohms (Ω). Cet article explique la physique, la loi d'Ohm, et les dispositifs pratiques qui exploitent la résistance.
Origine microscopique
Dans conducteurs, électrons libres dérivent sous champ électrique. Collisions avec phonons réseau et impuretés transfèrent momentum → chaleur. Le rapport macroscopique U/I est la résistance.
R = ρ × L / A ρ = résistivité (Ω·m), L = longueur, A = section
Loi d'Ohm — L'équation de régulation
U = I × R → I = U / R
- Pour source tension fixe, augmenter R diminue I.
- Pour source courant fixe, augmenter R augmente U.
- Dispositifs non-ohmiques (diodes, transistors) ont résistance dynamique r = dU/dI en point polarisation.
Dispositifs implémentant la résistance
| Dispositif | Mécanisme | Plage typique | Cas usage |
|---|---|---|---|
| Résistance fixe | Carbone, métal, fil bobiné | 0,01 Ω – 10 MΩ | Limitation courant, diviseur tension, terminaison |
| Potentiomètre / Rhéostat | Curseur mécanique piste résistive | 10 Ω – 1 MΩ | Volume, gradateur, étalonnage capteur |
| Thermistance (CTN/CTP) | Résistivité semi-conducteur vs T | 100 Ω – 100 kΩ @ 25 °C | Sonde température, limitation appel courant |
| Varistance (MOV) | Joints grains ZnO — V-I non-linéaire | — | Clampage surtensions |
| MOSFET (Région linéaire) | Modulation canal par VGS | mΩ – kΩ (électronique) | Interrupteur charge, e-fuse, charge active |
| Lampe / Résistance chauffage | Tungstène / Nichrome — effet CTP | Ω – kΩ | Lumière, chaleur (auto-régulant) |
Exemples conception
- Limitation courant LED : R = (UCC − VF) / IF = (5 − 2) / 0,02 = 150 Ω.
- Diviseur tension : Uout = Uin × R₂/(R₁+R₂) — régule tension entrée ADC.
- Pull-Up : 4,7 kΩ vers 3,3 V assure HAUT logique interrupteur ouvert ; limite courant 0,7 mA fermé.
- Shunt mesure : 0,01 Ω mesure 100 A → 1 V chute (1 W dissipation).
Résistance vs Réactance vs Impédance
- Résistance (R) : Dissipe puissance réelle ; en phase avec courant.
- Réactance (X) : Stocke/libère énergie ; déphasage 90°.
- Impédance (Z = R + jX) : Opposition totale courant alternatif.
La résistance est le seul élément circuit qui convertit irréversiblement énergie électrique en chaleur — en faisant le « régulateur » ultime du flux de charge.