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résistance
Bonjour,
1) Qu'est-ce qu'un dipôle passif résistif ?
2) Quel est le domaine de validité de la loi d'Ohm et la limite de ce modèle.
1) Un dipôle est dit passif s'il est généralement considéré comme un récepteur, il reçoit de l'énergie électrique. On peut dire qu'il est résistif s'il respecte la loi d'Ohm.
Ou bien je me demande si on ne peut pas dire : un dipôle est résistif si on peut lui associé une résistance électrique (statique ou dynamique).
2) La loi d'Ohm est valide si la tension aux bornes de ce dipôle est proportionnelle à l'intensité du courant électrique la traversant.
La limite est lorsqu'il n'y a plus cette relation de proportionnalité.
Je pense qu'au-dessus d'une certaine tension, cette loi ne fonctionne plus mais je ne sais pas comment est le graphique de la caractéristique du dipôle tension-courant. Et je ne sais pas comment l'expliquer.
Cela doit sûrement avoir un lien avec l'effet Joule, la température augmente et cela affecte le lien tension-courant.
Merci d'avance
Bonjour
Globalement d'accord avec ce que tu écrit.
Deux remarques complémentaires :
La caractéristique courant-tension d'un dipôle passif passe par l'origine du repère. Si I=0, alors U=0.
La loi d'Ohm n'est rigoureusement respectée que si la température reste fixe : contre exemple déjà évoqué : la lampe à filament de tungstène récemment évoqué. Voir aussi la supraconductivité.
A propos des voltmètres. Ton dernier message évoquait certains problèmes différents mais tu avais quand même très récemment posé des questions sur le même sujet :
tension dans un circuit
D'accord,
En disposant d'un résistor de résistance 15 ohms 7 W.
Cela signifie bien que ce dipôle peut recevoir maximum 7 W sinon il se détériore ?
En disposant d'un générateur de tension continu à 12 V avec un pas de 2 V, je peux construire ce graphique avec les valeurs théoriques ? (voir pj)
Cela étant la dernière valeur à une puissance supérieure à 7 W donc ne devrait pas respecter la loi d'Ohm ?
Comment devrait être l'allure de la courbe ?
Est-ce que ça peut être "dangereux" ou trop chauffer avec ces 12 V ?
En mettant l'intensité maximale à l'aide de la puissance maximale, j'obtiens cette courbe (voir pj).
Cela signifie qu'à "gauche" cela respecte la loi d'Ohm et dans la zone de droite non ?
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Les fabricants de dipôles, résistances par exemple, fournissent à la fois la résistance et la puissance maximale Pmax à ne pas dépasser.
Dans un même repère, on trace la caractéristique tension courant du dipôle passif quelconque U=f(I) et l'hyperbole de sécurité U=g(I)=Pmax/I.
Pour éviter les problèmes de surchauffe, il faut que le point de fonctionnement du dipôle (I,U) soit au-dessous de l'hyperbole de sécurité.
Si le produit U.I dépasse Pmax, la puissance thermique générée par effet Joule est trop importante pour être évacuée normalement dans le milieu ambiant. Il y a surchauffe du dipôle et de son environnement, ce qui peut provoquer la destruction du dipôle, voire celle de son support (plaque de circuit imprimé par exemple) et même, dans les cas extrêmes, un début d'incendie.
Les résistances pour circuit intégré contiennent souvent un mélange de métaux et de carbone. Tu doit savoir que le carbone graphite possède la particularité d'avoir une résistance qui décroît en fonction de la température. On arrive ainsi à obtenir une valeur de R dépendant très peu de T pour U.I<Pmax.
D'accord,
Le choix de tracer U=g(I)=Pmax/I (=Umax) est arbitraire ?
En disposant d'un générateur de tension, la tension aux bornes du résistor est "fixée" mais l'intensité traversant le résistor peut varier en fonction du choix de la tension du générateur.
Donc, j'ai tracé U=g(Imax)=g(Pmax/U)
En considérant que le résistor est constitué d'un mélange de métaux et de carbone graphite. Du fait de l'effet Joule, la température du résistor augmente et donc sa résistance diminue.
Donc à une tension de 12 V (au delà du domaine de validité de la loi d'Ohm), l'intensité ne serait pas 12/15 = 0,8 A mais par exemple 12/12 = 1 A donc l'allure de la courbe au-delà de la loi d'Ohm doit croître plus vite que celle de la loi d'Ohm (pour un graphique U=f(I).
C'est bien cela ?
Le choix de tracer U=g(I)=Pmax/I (=Umax) est arbitraire ?
Tu ne sembles pas avoir compris ce qu'est l'hyperbole de sécurité, tracée ci-dessous en vert avec Pmax=1W. Pmax est une valeur : fournie par le constructeur au-delà de laquelle les caractéristiques du dipôle se dégradent : risque de surchauffe par exemple. Pour tout point du repère de coordonnées (I,U), la puissance consommée est P=U.I . Il faut donc éviter les points de fonctionnement au-dessus de l'hyperbole de sécurité car pour ces points : P=U.I>Pmax. Dans le même repère on peut tracer la caractéristique du dipôle ; j'ai choisi l'exemple d'une lampe à filament de tungstène. Il faut évidemment faire en sorte que le point de fonctionnement soit en dessous de l'hyperbole de sécurité, donc ici entre l'origine du repère et le point L. La valeur Pmax a été déterminée par le constructeur pour une utilisation prolongée du dipôle et avec une bonne marge de sécurité pour permettre une bonne longévité de son produit. On peut donc se permettre, c'est le cas ici pour deux points de mesures, de se placer légèrement au-dessus de l'hyperbole de sécurité pendant des durées de fonctionnement très courtes, le temps d'effectuer les mesures.
Concernant les dipôles constituées de métal et de carbone, en particulier les "résistances" utilisés en électronique, on peut s'arranger pour que, en présence de courant, l'augmentation de résistance due au métal soit partiellement compensée par la diminution de résistance due au carbone de sorte que la variation de résistance en fonction de la température soit négligeable tant que P=UI<Pmax. La valeur de Pmax a été déterminée pour qu'il en soit ainsi. Ne pas oublier qu'en électronique, les intensités de courant sont en général très faibles... Le rôle des résistances en électronique n'est pas de produire de la chaleur...
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