Comment calculer la tension à travers une résistance (avec des images)

2024 Auteur: Jason Gerald | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-15 08:14

Avant de calculer la tension aux bornes d'une résistance, vous devez d'abord déterminer le type de circuit (brin) utilisé. Si vous avez besoin de revoir les termes de base ou si vous avez besoin d'aide pour comprendre les circuits électriques, commencez par la première section. Sinon, allez directement sur le type de circuit sur lequel vous souhaitez travailler

Étape

Partie 1 sur 3: Comprendre les circuits électriques

Étape 1. En savoir plus sur le courant électrique

Vous pouvez utiliser l'analogie suivante: imaginez que vous versez des céréales dans un bol. Chaque grain de grain est un électron, et le flux de grain dans le bol est un courant électrique. Quand vous parlez d'électricité, vous l'expliquez en disant combien de grains de céréales coulent chaque seconde. Quand vous parlez de courant électrique, vous le mesurez en unités de ampère (ampères), qui est un certain nombre d'électrons (qui sont de très grandes valeurs) qui circulent chaque seconde.

Étape 2. Connaître la charge électrique

Les électrons ont une charge électrique "négative". C'est-à-dire que les électrons attirent (ou s'écoulent vers) des objets chargés positivement et repoussent (ou s'éloignent) des objets chargés négativement. Tous les électrons ont une charge négative, ils poussent donc toujours d'autres électrons et se dispersent.

Étape 3. Comprendre la tension

La tension mesure la différence de charge électrique entre deux points. Plus la différence est grande, plus les deux points s'attirent fortement. Voici un exemple d'utilisation d'une batterie ordinaire:

• À l'intérieur de la batterie, les réactions chimiques qui se produisent produisent un pool d'électrons. Ces électrons vont au pôle négatif de la batterie, tandis que le pôle positif reste presque vide. On les appelle les bornes positives et négatives. Plus ce processus dure longtemps, plus la tension entre les deux pôles est élevée.
• Lorsque vous connectez les fils entre les pôles positif et négatif, les électrons du pôle négatif ont maintenant quelque part où aller. Les électrons du pôle négatif se dirigent vers le pôle positif et produisent un courant électrique. Plus la tension est élevée, plus les électrons se déplacent vers le pôle positif chaque seconde.

Étape 4. En savoir plus sur la résistance

Un obstacle est quelque chose qui bloque les électrons. Plus la résistance est grande, plus il est difficile pour les électrons de passer. La résistance ralentit le courant électrique car le nombre d'électrons qui passent chaque seconde diminue.

Les résistances peuvent être n'importe quoi dans un circuit électrique qui ajoute de la résistance. Vous pouvez acheter de vraies "résistances", mais dans les problèmes, les résistances sont généralement représentées par des ampoules ou tout ce qui a une résistance

Étape 5. Mémorisez la loi d'Ohm

Il existe une relation simple entre le courant, la tension et la résistance électrique. Écrivez ou mémorisez la formule suivante car vous en aurez besoin pour résoudre des problèmes liés aux circuits électriques:

• Courant = tension divisée par la résistance
• La formule peut s'écrire comme suit: I = ^V / _R
• Pensez à ce qui se passe si le V (tension) ou R (résistance) dans le circuit augmente. Est-ce conforme à la discussion ci-dessus?

Partie 2 sur 3: Calcul de la tension à travers une résistance (circuit en série)

Étape 1. Comprendre les circuits en série

Les circuits électriques en série sont très faciles à repérer. La forme se présente sous la forme d'une boucle de câble avec tous les composants disposés en rangée le long du câble. Un courant électrique traverse tout le fil et chaque résistance ou élément qu'il rencontre.

• Courant électrique toujours le même en tout point du circuit.
• Lors du calcul de la tension, l'emplacement de la résistance dans le circuit n'a pas d'importance. Vous pouvez prendre une résistance et la déplacer à travers le circuit, et la tension à travers chaque résistance reste la même.
• Nous allons utiliser un exemple de circuit électrique avec 3 résistances en série: R₁, R₂, et R₃. Le circuit est alimenté par une batterie de 12 volts. Nous allons trouver la tension aux bornes de chaque résistance.

Étape 2. Calculez la résistance totale

Additionnez toutes les valeurs de résistance dans le circuit. Le résultat est la résistance totale du circuit série.

Par exemple, les trois résistances R₁, R₂, et R₃ ont des résistances de 2 (ohms), 3 et 5, respectivement. Ainsi, la résistance totale est de 2 + 3 + 5 = 10 ohms.

Étape 3. Trouvez le courant dans le circuit

Utilisez la loi d'Ohm pour trouver la valeur du courant dans un circuit électrique entier. Rappelez-vous, dans un circuit en série, le courant est toujours le même à chaque point du circuit. Après avoir obtenu la valeur actuelle, nous pouvons effectuer tous les calculs restants.

La loi d'Ohm stipule que le courant I = ^V / _R. La tension aux bornes du circuit est de 12 volts et la résistance totale du circuit est de 10 ohms. Branchez ces nombres dans la formule pour obtenir I = ¹² / ₁₀ = 1,2 ampères.

Étape 4. Ajustez la loi d'Ohm pour trouver la valeur de tension

Utilisez l'algèbre de base pour trouver la valeur de la tension au lieu du courant:

• je = ^V / _R
• RI = ^VR / _R
• RI = V
• V = IR

Étape 5. Calculez la tension aux bornes de chaque résistance

Nous connaissons déjà la valeur de la résistance et du courant. Maintenant, nous pouvons faire tous les calculs. Insérez les nombres dans la formule et terminez le calcul. Voici les calculs pour les trois résistances de l'exemple ci-dessus:

• Tension à R₁ = V₁ = (1, 2A)(2Ω) = 2, 4 volts.
• Tension à R₂ = V₂ = (1, 2A)(3Ω) = 3,6 volts.
• Tension à R₃ = V₃ = (1, 2A)(5Ω) = 6 volts.

Étape 6. Vérifiez vos réponses

Dans un circuit en série, la somme de toutes les réponses doit être égale à la tension totale. Additionnez chaque tension que vous avez calculée et vérifiez qu'elle correspond à la tension totale du circuit. Sinon, essayez de trouver l'erreur dans vos calculs.

• Selon l'exemple ci-dessus, 2, 4 + 3, 6 + 6 = 12 volts, égal à la tension totale à travers le circuit électrique.
• Si votre réponse est un peu erronée (disons 11, 97 au lieu de 12), il est probable que vous ayez arrondi les nombres en travaillant sur des formules. Ne vous inquiétez pas, votre réponse n'est pas fausse.
• N'oubliez pas que la tension mesure la différence de charge ou le nombre d'électrons. Imaginez que vous comptez les nouveaux électrons vus lorsqu'ils voyagent le long d'un circuit électrique. Si vous calculez correctement, vous connaîtrez la variation totale des électrons du début à la fin.

Partie 3 sur 3: Calcul de la tension à travers une résistance (circuit parallèle)

Étape 1. En savoir plus sur les circuits parallèles

Imaginez un câble se connectant à un pôle de la batterie, puis se ramifiant en deux fils séparés. Ces deux fils sont parallèles entre eux, puis se reconnectent avant de se connecter à l'autre pôle de la batterie. Si le fil de gauche est connecté à une résistance, et que le fil de droite est également connecté à une autre résistance, les deux résistances sont connectées en "parallèle".

Vous pouvez ajouter autant de câbles parallèles que vous le souhaitez. Ce guide peut être utilisé pour les circuits électriques qui se ramifient en 100 fils qui se reconnectent ensuite

Étape 2. Savoir comment le courant électrique circule dans les circuits parallèles

Le courant électrique circule dans tous les chemins disponibles. Le courant électrique traversera le fil à gauche, à travers la résistance à gauche et jusqu'à l'autre extrémité. Dans le même temps, le courant circule également à travers le fil à droite, à travers la résistance à droite et jusqu'au bout. Aucun fil ou résistance dans un circuit parallèle n'est passé deux fois.

Étape 3. Utilisez la tension totale pour trouver la tension aux bornes de chaque résistance

Si vous connaissez la tension sur l'ensemble du circuit, la réponse est facile à trouver. Chaque fil parallèle a la même tension que l'ensemble du circuit électrique. Disons qu'un circuit électrique a deux résistances en parallèle et une batterie de 6 volts. Les barrières ne sont pas très pertinentes aujourd'hui. Pour le comprendre, rappelons le circuit série décrit ci-dessus:

• N'oubliez pas que la somme des tensions dans un circuit en série est toujours égale à la tension totale à travers le circuit électrique.
• Imaginez chaque chemin que prend le courant dans un circuit en série. Il en est de même pour les circuits parallèles: si vous additionnez toutes les tensions, le résultat est égal à la tension totale.
• Étant donné que le courant traversant chaque fil parallèle ne traverse qu'une résistance, la tension aux bornes de la résistance doit être égale à la tension totale.

Étape 4. Calculez le courant total du circuit électrique

Si le problème ne donne pas la tension totale aux bornes du circuit, vous devrez effectuer quelques étapes supplémentaires. Commencez par trouver le courant total traversant le circuit électrique. Dans un circuit parallèle, le courant total est égal à la somme des courants traversant chaque chemin parallèle.

• La formule est la suivante: je_{le total} = je₁ + je₂ + je₃…
• Si vous avez du mal à le comprendre, imaginez une conduite d'eau qui a deux branches. La quantité totale d'eau circulant dans une série de tuyaux est la somme de l'eau circulant dans chaque tuyau.

Étape 5. Calculez la résistance totale du circuit électrique

L'efficacité d'une résistance est réduite dans un circuit parallèle car elle ne bloque le courant que dans un seul fil. En fait, plus il y a de fils dans un circuit, plus il est facile pour le courant de trouver un chemin pour circuler en douceur. Pour trouver la résistance totale, trouvez la valeur de R. _{le total} dans cette équation:

• ¹ / _{Rle total = ¹ / R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}
• Par exemple, un circuit électrique a des résistances de 2 ohms et 4 ohms connectées en parallèle, respectivement. ¹ / _{Rle total = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4)Rle total → Rle total = 1/(3/4) = 4/3 = ~1,33 ohm.}

Étape 6. Trouvez la tension à partir de votre réponse

N'oubliez pas qu'une fois que nous avons trouvé la tension totale du circuit électrique, nous connaissons déjà l'amplitude de la tension à travers chaque fil parallèle. Utilisez la loi d'Ohm pour terminer le calcul. Jetez un œil aux exemples de questions suivants:

• Le circuit électrique a un courant de 5 ampères et une résistance totale de 1,33 ohms.
• D'après la loi d'Ohm, I = V / R de sorte que V = IR
• V = (5A)(1, 33Ω) = 6,65 volts.

Des astuces

• Si vous avez un circuit électrique compliqué, par exemple avoir des résistances connectées en parallèle et série, sélectionnez les deux résistances les plus proches. Trouvez la résistance totale à travers les deux résistances en utilisant les règles pour les résistances dans les circuits en série et en parallèle. Maintenant, vous pouvez le traiter comme une seule résistance. Continuez ce processus jusqu'à ce que vous ayez un circuit dans lequel les résistances sont disposées seul en série ou parallèle.
• La tension aux bornes de la résistance est souvent appelée « chute de tension ».

• Comprenez les termes suivants:

  • Circuit/brin électrique - La disposition de divers composants (résistances, condensateurs et inductances), qui sont connectés par des câbles et peuvent être alimentés.
  • Résistance - un élément qui réduit ou inhibe le courant électrique.
  • Courant – Le flux de charge électrique dans le câble. Exprimé en Ampère (A).
  • Tension – La quantité de charge électrique qui passe chaque seconde. Exprimé en unités de volts (V).
  • Résistance - Une mesure de l'opposition d'un élément au courant électrique. Exprimé en Ohms (Ω)