resistances

Les résistances,

1.1.Descriptions

La résistance ( Résistor) est l'élément le plus simple, très utilisé en électronique.
C'est un composant dit passif , il conduit l'électricité avec un effet résistif .
Il est bidirectionnel , il n' y a pas de sens obligatoire du passage du courant .

1.2.Symboles

ou norme us

1.3.Unités ; Formules

1.3.1.Résistance statique :

Le concept de résistance est défini comme le rapport de la tension sur le courant :

La valeur d'une résistance R s'échelonne d'une fraction d'ohm à quelques mégohms .
La tension aux bornes de la résistance u en volt.
l' intensité du courant i en ampères.

1 ohm ; 10 ohms ; 100 Ohms

1000 ohms = 1 Kohms = 1K (1 kilo ohms )

1000000 ohms = 1000 Kohms = 1 Mohms = 1M ( 1 mégohm )

1.3.2.Loi d'ohm

La loi d'Ohm se traduit par la relation

U = R x I

R = U / I

R étant la résistance exprimée en ohms qui caractérise ce conducteur , et certains matériaux ont un comportement linéaire :

1.3.3.Effet résistif :

Il convient de noter que la dégradation d'énergie en forme thermique est un phénomène général en physique, phénomène décrit par la thermodynamique. En électricité, si on place une tension aux bornes d'un conducteur, il advient un courant. La dissipation d'énergie se manifeste par un échauffement et une chute de potentiel le long du conducteur ; il y a conversion d'énergie électrostatique (contenue dans le générateur par exemple) en énergie thermique (échauffement par effet Joules).

Lorsqu'on branche un conducteur à une tension donnée, il résulte un courant, dont l'intensité dépend de la résistance du conducteur à son passage.

Le courant I mesuré en ampères est égal à la quantité d'électricité mesurée en coulombs qui passe par seconde dans le conducteur.

La résistance d’un corps dépend de sa nature par sa résistivité (qui n’est autre que sa faculté à s’opposer au passage des électrons) et de ses dimensions (longueur et section). La relation donnant la résistance R d’un cylindre de section constante (mais de forme quelconque) .

La résistivité ( ) se dit ro s' exprime en ohms par mètres .

La formule R = L / S

R en Ohms , en Ohms x mètres , L longueur du matériau en mètre , S la section en m²

La résistivité dépend elle-même de la température (T) du matériau.

1.3.4. Loi de joule :

La loi de Joule donne la valeur de l'énergie thermique W dégagée durant le temps t dans le conducteur par la relation

W = RI²t1 en Joules

1.3.5. Résistances en séries :

= = >

R = R1 + R2

Exemple : 100 + 910 = 1010 = 1,01 K Ohms

Et avec 3 résistances Rt = R1+R2+R3

1.3.6. Résistances en parallèles :

= = >

Et avec 3 résistances :

Si R1 = R2 alors :

1.3.7. Pont diviseur :

Ce circuit très simple permet d'obtenir une tension de sortie proportionnelle et inférieure à la tension d'entrée, et il peut être utilisé pour atténuer un signal.

Avec 2 résistantes :

Sans aucune charge, tout le courant traverse R1 et R2. Donc V1=(R1+R2)i. Puisque V2=R2i, on obtient :

V2 = R2*V1/(R1+R2)

Avec 1 résistance ajustable :

Ici V2 peut être ajusté entre 0 et V1.

V2 = k*V1 avec k réel entre 0 et 1

Notez que ces formules sont applicables seulement si la charge en sortie consomme très peu de courant. Sinon, la résistance de charge se met en parallèle avec R2, et donc la résistance du bas devient R2 // Rcharge, soit (R2 * Rcharge) / (R2 + Rcharge).

1.4.Valeurs

1.4.1.résistance standard

La valeur d'une résistance est déterminée par un code de couleur :

Comment repérer les anneaux ?

Le premier anneau est celui qui est le plus proche du bord. Les deux premiers anneaux sont toujours les chiffres significatifs. La série E96 possède 3 chiffres significatifs (tolérance de 1% oblige), les 3 premiers anneaux sont donc les chiffres significatifs. L'anneau suivant est le multiplicateur (le 3ème pour la série E24 et le 4ème pour la série E96), puis vient l'anneau indiquant la tolérance (marron, 1% pour la série E96). Il peux exister un autre anneau donnant le coefficient de stabilité en température, bien entendu, uniquement dans le cas des résistances de précision.

Les résistances les plus utilisé pour les amateurs sont les résistances à 5% , avec 3 anneaux plus l' anneau de tolérance .

Il existe des séries de résistances normalisées. E 6 , E 12 , E 24 , E 48 , E 96 , E 192 le chiffre indique le nombre de valeurs possible par série .

Par exemple pour la série E 24 : 24 valeurs =>
10,11,12,13,15,16,18,20,22,24,27,30,
33,36,39,43,47,51,56,62,68,75,82,91.

La série E12 , E24 , E 48 sont les plus courantes.

Les valeurs des résistances vont de 1 ohm à 10 Mohm pour des puissances de 1/2 W ou 1/4 W alors que pour des puissances de 3 ou 5W les valeurs partent de 0,1 ohm à 10 Kohm. La valeur est alors généralement indiqué en clair .

Maintenant le moyen mnémotechnique pour retenir le code des couleurs. Il suffit de se souvenir de la phrase :

Ne	Manger	Rien	Ou	Jeûner,	Voila	Bien	Votre	Grande	Bêtise
Noir	Marron	Rouge	Orange	Jaune	Vert	Bleu	Violet	Gris	Blanc
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9

Ne manger rien ou jeûner, voila bien votre grande bêtise... Une simple phrase. Reste à ne pas confondre le vert avec le violet, le bleu avec le blanc. Ce n'est pas compliqué, vous ne trouverez pas la résistance, car la valeur obtenue en intervertissant les couleurs ne figure pas dans la série E12. Il faut ajouter à ces couleurs l'or et l'argent. Utilisés comme multiplicateurs, ils permettent la représentation des faibles valeurs de résistance.

Ou vous souvenir du code de couleur en récitez la phrase suivante :

Notre Bar Reste Ouvert Jeudi Vendredi Bonne Veillée Gros Buveur
a vous de boire non de voir.

1.4.2.Extrait de fiche technique d'une résistance :

1.4.3.Les Réseaux de résistantes

Symbole :

Pour des applications numériques ont utilise des réseaux de résistantes à point commun.

et aussi parfois des réseaux de résistances en pont diviseur :

Sur le composants il y a un point de couleur pour repérer la broche n° 1 , ce sont des réseaux SIL .

il y a aussi ce genre de réseau de résistances sous forme de circuit intégrés ce sont des réseaux DIL

Exemple en Boîtier DIP16 .

1.4.3.Les résistantes CMS

Les circuits électroniques utilisent aussi des Résistances CMS ( Composant miniature de surface ); pour des puissances de 1/2 W voir maintenant pour les plus petites 0,25 W . le code des couleurs indique leurs valeurs mais quant cela devient trop petit la valeur se trouve inscrit en chiffres.

Résistance plate de 3 mm de long sur 1,5 mm de large à couche de carbone. Le code des valeurs de résistance est de 3 lettres.

Exemple : 103
les deux premiers chiffres indiquent la valeur puis le troisième le nombre de zéro à ajouter
10000 = 10 K ; la valeur de 3R3 = 3,3 ohms , 100 indique 10 ohms en effet 10+ 0 zéro, 47R = 47ohms .

exemples de circuits avec des résistances CMS

1.4.4.Résistance variable manuellement : le potentiomètre

Dans sa forme miniature ces résistances se présentent sous la forme d'un petit boîtier muni de trois pattes à souder sur le circuit imprimé ; il existe une grande variété de modèles à piste de carbone ou cermet , capotés ou non verticaux ou horizontaux. Dans tout les cas la patte centrale est connecté au curseur comme le montre le symbole.

Symbole associé :

Cet élément peut servir de résistance variable manuellement, si l'on connecte deux des trois bornes ensemble.

Le symbole est aussi parfois utilisé pour exprimer que dans un circuit, la valeur de la résistance est commandée.

Ont dit aussi résistance ajustable lorsqu' il s agit de potentiomètre miniature pour être soudés directement sur un circuit, il en existe à 1 tours ou multi tours ( 15 , 25 ) . Le réglage s'effectue soit horizontalement ou verticalement .Les valeurs courantes vont de 47 ohm à 10 Mohm selon l' échelonnement de la série E3 ( 10 - 22 - 47 ).

Extrait de fiche technique d'un potentiomètre ajustable miniature pour circuit ( réglage vertical ) :

Dans sa forme boîtier, le potentiomètre peut être de type rotatif, à forme circulaire, ou de type linéaire à glissière. De plus un nouveau critère , la loi de variation peut être Linéaire ou logarithmique .

Modèle rotatif

et modèle linéaire à glissière

Les valeurs sont celles de la série E3 ( 10 - 22 - 47 ) de 100 ohms à 1 Mohm .Le trou de perçage pour la fixation ou dimension du canon est de 10 mm avec un axe de diamètre 6 mm pour le bouton en général .Il existe des potentiomètres double pour les applications audio stéréo et aussi avec interrupteur .Les pattes sont soit à souder ou déportées (sortie sur cosses avec un trou permettant un liaison filaire ).

différents types norme Europe :
A pour un linéaire;
B ou L pour un logarithmique;
C pour un logarithmique inverse;
S pour une courbe en S;
T pour un exponentielle;
G pour exponentielle inverse.

norme État unis :
A pour Audio donc Logarithmique ;
B pour linéaire ;

Les potentiomètres à interrupteurs :
- 1er type ceux qui mettent l'interrupteur off en tournant a fond dans le sens anti-horaire (ex bouton de volume avec position off autoradio )
- 2em type ceux qui enclenche l'interrupteur en tirant sur le bouton du potentiomètre (système dit "a tirette"). Ces derniers permettent de garder la position du potentiomètre et d'actionner autre chose.( utiliser pour les pédales d' effet de guitare )

1.5.Variantes

Autres exemples de composants résistif

1.5.1.Les Photo résistances dont la valeur de la résistance dépend de l'éclairement et sont constituées d'inclusions de sulfure de cadmium dans du plastique.

1.5.2.Les Thermistances dont la valeur de la résistance dépend de la température.

1.5.3.Les Varistances (en anglais voltage dépendent resistor), dont la valeur de la résistance est fonction de la tension appliquée.

1.6. Utilisations

Les résistances servent dans de nombreuses applications :

Elle permettent de diminuer l' intensité dans un circuit .Par exemple pour alimenter une LED

ou dans un circuit à transistor pour limiter le courant :

Les résistances ajustables :

Sur un ajustable il y a 3 bornes , la borne du milieu est le curseur en c, et la résistance entre a et b , ce montage permet de réaliser une résistance variable et nous pourrions faire comme sur la 1ere figure en reliant seulement le c et le b , maintenant vous trouvez souvent le montage comme sur la deuxième figure , et bien l' explication est que d' un point de vue mécanique le curseur ne touche pas à 100% la piste suivant les imperfections du revêtement résistif lorsque l' ont tourne le réglage donc il peut y avoir des variations plus importante de la résistance final ou des micros coupures si la piste est en mauvais état et suivant l' intensité qui passe dans le circuit cela provoque des micros arc électrique donc le fait de relier la 3em borne au curseur évite ces micros coupures et même si le curseur n' est plus en contact il y a au moins la valeur de la résistance a b .

montage potentiomètre :

Ce montage permet de faire un pont diviseur afin de régler la tension de sortie .

1.6. Mesure de Résistance

Il est possible de mesurer la valeur des résistances avec notre multimètre , c' est la fonction Ohmmètre .

Important : Toute mesure de résistance doit se faire hors tension , il faut couper l' alimentation et si la résistance se trouve sur un circuit il faut dessouder une patte pour la mesure , afin de ne pas mesurer les résistances qui pourraient se trouver en parallèles .

	Revenons sur notre résistance de 470 ohms
	La mesure s' effectue simplement en se connectant aux bornes de la résistance il n' y a pas de sens , une résistance est un composant bidirectionnel .Il faut éviter de toucher avec les doigts les bornes pour ne pas modifier la valeur lu .

	Le calibre à utiliser pour notre exemple est 2000 ohms

	La valeur lu est de 477 Ohms

2.1.Composition

En électronique, elles ne sont appelées à dissiper que des puissances très faibles, au maximum de l'ordre du watt .Les puissances les plus utilisées étant les résistances de 1/4 W = 0,25 W .

C'est pourquoi on fait appel à un matériau à base de carbone, en forme de bâtonnet, et parcouru par le courant soit dans sa masse, soit dans une couche mince de sa surface, ce qui limite alors le " bruit " ou " souffle " dans les circuits.

Les résistances agglomérées sont formées d’un mélange de carbone, de matière isolante et de liant (par exemple de la bakélite.). Le pourcentage de carbone détermine la valeur de la résistance. Les caractéristiques obtenues sont très moyennes, mais la fiabilité ainsi que le faible coût de ces résistances en faisait des composants couramment employés dans les montages électroniques .Maintenant elles sont remplacées par les résistances à couche de carbone .

vue de l' intérieur d' une résistance agglomérée

Les résistances à couches de carbone se font par pyrolyse en atmosphère d’hydrocarbure (méthane, butane ou benzène) et d’argon. le carbone se dépose sur de petits bâtons isolant servant de support , ensuite on fixe aux extrémités des broches de connexion .

La valeur de la résistance est obtenue en retirant une partie de la couche résistive en spirale .

Les résistances à couches métallique , l’élément résistant est obtenu par la pose d'une couche d'env. 0,1mm d’un alliage sur un substrat en céramique ou en quartz.. Ce type de résistances a un petit coefficient de température.

Tolérance de 2%

Tolérance de 1%

Les résistances à feuilles métalliques (de quelques ohms à quelques méga ohms) sont des résistances très précises, constituées d’une feuille en alliage (souvent du nickel-chrome) fixée sur un substrat isolant.

La dimension augmente en fonction de la puissance dissipé le diamètre est d'environ de 6 mm pour 3 W .Pour des puissances de 5 à 11 W ont utilise alors du fil résistif bobinées .

Les résistances bobinées (de quelques ohms à quelques milliers d’ohms) sont constituées d’un fil en alliage (nickel-chrome ou cuivre-nickel pour des résistances de haute précision à faible coefficient de température) enroulé sur un support isolant en céramique ou en matière plastique puis elles sont moulées , laquées ou vitrifiées.

Les résistances miniature de surface sont faites sur un substrat en céramique de petite dimension :

versions rondes

versions plates

les résistances à couches épaisses (> 1 méga ohm) sont faites d’une pâte de verres fusibles et de métaux nobles déposée (quelques dizaines de µm) par sérigraphie sur un support d’alumine, puis cuite à haute température.

résistances ajustables et potentiomètre .

Lorsqu'il est nécessaire de faire varier la valeur de la résistance, on utilise un système à curseur qui frotte sur celle-ci, faisant intervenir ainsi dans le circuit une portion variable de la résistance totale ; on réalise de la sorte un potentiomètre, qui peut être de type rotatif, à forme circulaire, ou de type linéaire. La piste rotative ou linéaire est en bakélite recouverte de carbone pour les modèles les moins chères.

2.2.Formules +

2.2.1.La résistance : phénomène physique

Le phénomène physique de résistivité correspond à la résistance qu'offre l'élément au passage du courant. On écrit :

C'est une expression de la dissipation thermique (effet Joule) ; du point de vue du circuit, la résistance ne stocke pas d'énergie, mais la dissipe. La puissance instantanée vaut :

2.2.2.Résistance dynamique :

La résistance dynamique est définie comme le rapport des accroissements de courant sur ceux de tension, à un point de fonctionnement donné

Par exemple, dans le cas de la caractéristique courant-tension d'un dipôle non linéaire comme la diode, on définit sa résistance dynamique ainsi :

2.2.3.Résistance d'une tige conductrice

2.2.4.Linéarité et autonomie d'une résistance

Remarquons encore qu'une résistance n'est pas forcément linéaire ni forcement autonome (indépendante du temps) : lorsqu'on modélise un capteur ou un effet physique, à peu près tout peut arriver ! Il existe par exemple des résistances dont la valeur varie fortement avec la température ambiante (thermistances) ; elles peuvent être utilisées comme détecteurs ou capteurs de température.

Pour un conducteur normal, on peut utiliser une approximation linéaire en la température, si le modèle autonome est insuffisant :

2.2.5. Analogie mécanique de la résistance

En mécanique, le travail de forces de frottement représente une dissipation d'énergie du système considéré. Une de leur modélisation correspond aux forces dites de frottement visqueux, où leur intensité est proportionnelle à la vitesse de déplacement. Si on écrit la loi d'Ohm en terme de charge et de tension, on observe une similitude :

Il est clair que ni la relation courant-tension dans une résistance n'est toujours aussi simple, ni les forces de frottement toujours visqueuses et linéaires. Il s'agit en fait d'une rationalisation technique : on construit des systèmes technologiques auxquels on impose cette simplicité dans des limites de fonctionnement. Par exemple, la valeur de la résistance dépend de la température de cette dernière : elle augmente avec la température. Alors on s'arrange pour écouler la chaleur et ainsi maintenir les systèmes dans leurs plages de fonctionnement.

3.1.Exercices

Quel est le code des couleurs pour les résistances suivantes :

R1 = 10 k
R2 = 270 k
R3 = 680 Ohms

pour vous aider modifiez les valeurs des anneaux ...