Loi d’Ohm Rapport d’expérience

, par  Alexandre Cacheiro, Rodrigo de Pablo Pena, Romuald Hausser , popularité : 1%

Sur un cricuit éléctrique, nous avons placé une résistance, une fois de 10\Omega et une fois de 47\Omega. Nous avons branché sur ce circuit deux appareils : l’un pour mesurer le courant qui passe dans le circuit et l’autre pour mesurer la tension aux bornes de la résistance. Grâce à un logiciel informatique, nous pouvons traiter de manière précise les données collectées sur le circuit.

Questions préalables :

5)
Lorsqu’on fait passer 2,5 V dans le circuit, on a 0,05 A. Lorsqu’on double la tension à 5 V, le courant double lui aussi à 0,1 A. Le courant est donc proportionel à la tension.

Procédure

Nous avons relevé sur un graphique de la tension en fonction du courant des points, entre chaque point nous varions la tension au bornes de la résistance de 0.5 V en partant de 0 V jusqu’à 5 V.

Nous avons effectué cette opération avec une résistance de 10\Omega et une 47\Omega.

Voici les graphiques obtenus


Avec une résistance de 10\Omega


Avec une résistance de 47\Omega

Nous avons ensuite remplacé la résistance par une ampoule et avons relevé des points en variant le courrant 0.1 V entre chaque point de 0 V à 5 V. Voici le résultat :


Avec une ampoule à la place des résistances.

Tableau des données

{{}} Pente de la droite de régression (V/A) Ordonnée à l’origine (V)
Résitance 47( \Omega) 46,87 -0.01604
Résitance 10 ( \Omega) 10.34 -0.00168
Ampoule (3 premiers pts) 5.971  ?
Ampoule (10 derniers pts) 23.92  ?

Analyse

1)2)3)4)

Dans les deux cas où nous avons placé une résistance, l’ordonnée à l’origine des droites obtenues se situes très proche de 0.

Comme il y a une proportionalité entre le courant et la tension, nous pouvons écrire l’équation de ces droites sous la forme :

tension (V) = constante * courant (A)

Résistance 47 \Omega ? V= 46,87*A

Résistance 10 \Omega ? V= 10,34*A

Cela nous donne la loi d’Ohm :

\ V = R*I

Avec :

V, la tension

R, la résistance

I, le courant

Donc \Omega\  = V/A

On remarque que la constante est équivalante ou presque à la résitance, la différance est dûe à la tolérance d’erreur des réstances qui est de 5%.

- 47 \Omega \pm 5% ? de 44.65 à 49.35
- 10 \Omega \pm 5% ? de 9.5 à 10.5

Les résistances calculées expérimentalement rentrent donc dans ces limites.

5)

Avec l’ampoule, on remarque que lorsqu’on fait passer une faible tension aux bornes de l’ampoule celle-ci possède une résistance assez faible (6\Omega). En revanche, lorsque la tension devient plus forte, la réstance devient plus forte elle aussi(23.92\Omega).

Cela s’explique de cette manière :

Lorsqu’une faible tension passe dans l’ampoule, elle ne produit pas de lumière, car son filament ne chauffe pas assez. En augmentant la tension, on augmente aussi la température du filament, lorsque ce dernier est suffisament chauffé, il devient lumineux et l’ampoule brille.

Or, il faut savoir que plus un materiel est chaud, moins sa conductivité sera bonne. En d’autres mots, plus un materiel est chaud, plus sa résistance est forte.

Avec cela on comprend pourquoi la résistance de l’ampoule augmente lorsqu’on augmente la tension.

On peut noter que les physiciens en supra-conducteurs de l’université de Genève travaillent avec des matériaux portés à des températures très proches du zéro absolu (-273.15°C). Car à cette température la résistance devient quasiment nule pour certains matériaux.

6)

Selon nos relevés, l’ampoule ne suit pas la loi d’Ohm, en effet :

\ 0.35 A*23.9\Omega\ =8.365 V

Et sur notre graphique, à 0.35 A nous n’avons que 5 V.

Extension :

1)

Nous avons inversé le sens du courant dans le circuit avec les résistances et nous avons constaté que le courant est toujours proportionnel à la différence de potentiel. Ce qui en soit semble logique mais qu’il fallait tout de même vérifier afin d’en être certain.