La loi d'Ohm relie trois grandeurs d'un conducteur ohmique : la tension $U$, l'intensité $I$ et la résistance $R$. Elle dit que la tension est proportionnelle à l'intensité, ce qui s'écrit avec une seule formule : $U = R \times I$, avec $U$ en volts (V), $I$ en ampères (A) et $R$ en ohms ($\Omega$).
Si l'électricité te semble abstraite, pas de panique : c'est normal au début. La loi d'Ohm est l'une des notions les plus importantes de la physique-chimie au collège, et c'est aussi l'une des plus rentables au Brevet. Une fois que tu as compris la formule, le réflexe de convertir les unités et la façon de lire une caractéristique, tu ne perds plus jamais de points dessus. C'est exactement ce qu'on va construire ici, avec des exercices corrigés et une fiche récap.
📌 À Retenir
Dans un conducteur ohmique, la tension est proportionnelle à l'intensité : $U = R \times I$. Les unités à ne jamais oublier : $U$ en volts (V), $I$ en ampères (A), $R$ en ohms ($\Omega$). De cette formule on tire aussi $R = \dfrac{U}{I}$ et $I = \dfrac{U}{R}$.
Qu'est-ce que la loi d'Ohm ?
Un conducteur ohmique (on dit aussi un dipôle ohmique, et dans la vie de tous les jours on parle souvent de résistance) est un composant qui freine le passage du courant. La loi d'Ohm décrit son comportement : plus tu augmentes la tension à ses bornes, plus l'intensité qui le traverse augmente, et ce de façon proportionnelle.
Cette proportionnalité, c'est tout le coeur du chapitre. Le coefficient de proportionnalité entre la tension et l'intensité porte un nom : c'est la résistance $R$. Elle se mesure en ohms ($\Omega$) et caractérise le composant. Une grande résistance freine beaucoup le courant, une petite résistance le laisse passer plus facilement.
La formule U = R x I et ses unités
La formule de base de la loi d'Ohm est la suivante :
$$U = R \times I$$
Les 3 grandeurs et leurs unités
Avant de calculer quoi que ce soit, tu dois connaître par coeur les trois grandeurs et leurs unités. C'est là-dessus que les points se gagnent ou se perdent.
- $U$ : la tension aux bornes du conducteur ohmique, en volts (V). On la mesure avec un voltmètre branché en dérivation (en parallèle).
- $I$ : l'intensité du courant qui traverse le conducteur, en ampères (A). On la mesure avec un ampèremètre branché en série.
- $R$ : la résistance du conducteur ohmique, en ohms ($\Omega$). On la mesure directement avec un ohmmètre, composant débranché du circuit.
Les 3 formes de la formule
À partir de $U = R \times I$, tu peux retrouver l'une ou l'autre des grandeurs selon ce que l'énoncé te demande. Il n'y a rien à apprendre en plus : ce sont les mêmes relations, réarrangées.
- Pour trouver la tension : $U = R \times I$.
- Pour trouver la résistance : $R = \dfrac{U}{I}$.
- Pour trouver l'intensité : $I = \dfrac{U}{R}$.
💡 L'Astuce d'Inès
Pour ne jamais te tromper de formule, écris $U = R \times I$ dans un triangle : $U$ en haut, $R$ et $I$ en bas. Tu caches la grandeur cherchée avec le doigt et tu lis ce qui reste. Si tu caches $U$, il reste $R \times I$. Si tu caches $R$, il reste $\dfrac{U}{I}$. Simple et imparable le jour J.
Comment appliquer la loi d'Ohm en 3 étapes
Que l'énoncé te demande une tension, une intensité ou une résistance, la méthode est toujours la même. Garde ces trois étapes en tête, dans l'ordre.
- Repère la grandeur cherchée. Lis bien la question : cherche-t-on $U$, $I$ ou $R$ ? C'est elle qui te dit quelle forme de la formule utiliser.
- Convertis les unités. Avant tout calcul, mets l'intensité en ampères (A) et la résistance en ohms ($\Omega$). C'est l'étape que les élèves oublient le plus souvent.
- Applique la formule. Remplace les valeurs, calcule, et n'oublie pas d'écrire l'unité du résultat.
Exemple éclair : une résistance $R = 220\ \Omega$ est traversée par une intensité $I = 0{,}05\ \text{A}$. La grandeur cherchée est la tension, donc $U = R \times I = 220 \times 0{,}05 = 11\ \text{V}$.
Le piège des unités au Brevet (mA, kΩ)
Voici l'erreur numéro un sur la loi d'Ohm, celle qui coûte le plus de points : oublier de convertir les unités. La formule $U = R \times I$ n'est valable qu'avec les unités de base : volts, ampères et ohms. Or les énoncés te donnent très souvent des milliampères (mA) ou des kilo-ohms ($\text{k}\Omega$), exprès pour te piéger.
Piège à éviter
1. Les milliampères. $1\ \text{mA} = 0{,}001\ \text{A}$. Pour passer des mA aux A, tu divises par $1000$. Exemple : $50\ \text{mA} = 0{,}05\ \text{A}$.
2. Les kilo-ohms. $1\ \text{k}\Omega = 1000\ \Omega$. Pour passer des $\text{k}\Omega$ aux $\Omega$, tu multiplies par $1000$. Exemple : $2{,}2\ \text{k}\Omega = 2200\ \Omega$.
3. Convertis TOUJOURS avant de calculer. Si tu appliques la formule avec des mA sans convertir, ton résultat sera faux d'un facteur $1000$. Réflexe Brevet : je convertis d'abord, je calcule ensuite.
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Découvrir le Pack Brevet Complet ›Le conducteur ohmique et sa caractéristique
La caractéristique d'un dipôle, c'est le graphique de la tension $U$ en fonction de l'intensité $I$. Pour la tracer, on fait varier la tension et on note l'intensité à chaque fois, puis on place les points.
Pour un conducteur ohmique, cette caractéristique a une forme bien précise : c'est une droite qui passe par l'origine. C'est la traduction graphique de la proportionnalité entre $U$ et $I$. Si la courbe n'est pas une droite, le dipôle n'est pas ohmique.
📌 À Retenir
La caractéristique d'un conducteur ohmique est une droite passant par l'origine. La résistance $R$ est le coefficient directeur de cette droite, c'est-à-dire sa pente : $R = \dfrac{U}{I}$.
Concrètement, si tu lis sur le graphique qu'un point de la droite correspond à $U = 6\ \text{V}$ pour $I = 0{,}02\ \text{A}$, alors la résistance vaut $R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{6}{0{,}02} = 300\ \Omega$. Lire la pente de la caractéristique, c'est lire la résistance.
Conducteur ohmique ou non-ohmique ?
Tous les dipôles ne suivent pas la loi d'Ohm. Un conducteur ohmique (une résistance) la suit, mais une lampe à incandescence, par exemple, ne la suit pas : sa caractéristique est une courbe, pas une droite. Voici comment les distinguer.
Conducteur ohmique vs non-ohmique
| Critère | Conducteur ohmique (résistance) | Non-ohmique (lampe) |
|---|---|---|
| Caractéristique $U(I)$ | Droite passant par l'origine | Courbe |
| Loi d'Ohm $U = R \times I$ | Vérifiée | Non vérifiée |
| Proportionnalité $U$ et $I$ | Oui | Non |
| Exemple | Résistance, conducteur métallique | Lampe à incandescence, diode |
La loi d'Ohm au Brevet : ce qui tombe
La loi d'Ohm est au programme du cycle 4 et peut tomber à l'épreuve de sciences du Brevet (physique-chimie). Les questions sont presque toujours les mêmes, et elles sont très accessibles si tu connais ta méthode. Pour couvrir tout le reste du programme, file vers mes révisions de physique-chimie du brevet.
💡 L'Astuce d'Inès
Au Brevet, on te demande surtout de : (1) appliquer $U = R \times I$ pour calculer une grandeur, (2) reconnaître un conducteur ohmique à partir de sa caractéristique, (3) lire ou exploiter un graphique pour trouver $R$. Le réflexe gagnant reste le même partout : repérer la grandeur cherchée, convertir les unités, puis appliquer la formule en écrivant l'unité du résultat.
Exercices corrigés type Brevet
Physique Exercice 1 : calculer une tension
Un conducteur ohmique de résistance $R = 220\ \Omega$ est traversé par une intensité $I = 0{,}05\ \text{A}$. Calcule la tension $U$ à ses bornes.
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La grandeur cherchée est la tension, donc on utilise $U = R \times I$. Les unités sont déjà en ohms et en ampères, pas de conversion. On calcule : $U = 220 \times 0{,}05 = 11\ \text{V}$.
Compétence évaluée : appliquer la loi d'Ohm pour calculer une tension.
Physique Exercice 2 : calculer une résistance
Aux bornes d'un conducteur ohmique, on mesure une tension $U = 4{,}5\ \text{V}$ et une intensité $I = 0{,}03\ \text{A}$. Calcule la résistance $R$.
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La grandeur cherchée est la résistance, donc on utilise $R = \dfrac{U}{I}$. Les unités sont en volts et en ampères, pas de conversion. On calcule : $R = \dfrac{4{,}5}{0{,}03} = 150\ \Omega$.
Compétence évaluée : isoler $R$ et appliquer la loi d'Ohm.
Physique Exercice 3 : le piège de la conversion
Une résistance $R = 150\ \Omega$ est traversée par une intensité $I = 20\ \text{mA}$. Calcule la tension $U$ à ses bornes.
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Attention : l'intensité est donnée en milliampères, il faut d'abord convertir. $I = 20\ \text{mA} = 0{,}02\ \text{A}$. On applique ensuite $U = R \times I = 150 \times 0{,}02 = 3\ \text{V}$. Sans la conversion, on aurait trouvé $3000\ \text{V}$, un résultat absurde.
Compétence évaluée : convertir les unités avant d'appliquer la loi d'Ohm.
Physique Exercice 4 : calculer une intensité
On branche un conducteur ohmique de résistance $R = 50\ \Omega$ sur un générateur de tension $U = 6\ \text{V}$. Calcule l'intensité $I$ du courant qui le traverse.
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La grandeur cherchée est l'intensité, donc on utilise $I = \dfrac{U}{R}$. Les unités sont déjà en volts et en ohms, pas de conversion. On calcule : $I = \dfrac{6}{50} = 0{,}12\ \text{A}$, soit $120\ \text{mA}$.
Compétence évaluée : isoler l'intensité avec $I = U/R$.
Physique Exercice 5 : exploiter une caractéristique
La caractéristique d'un dipôle est une droite qui passe par l'origine. On y lit le point de coordonnées $I = 0{,}03\ \text{A}$ et $U = 9\ \text{V}$. Ce dipôle est-il ohmique, et quelle est sa résistance ?
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La caractéristique $U = f(I)$ est une droite qui passe par l'origine : le dipôle est donc bien ohmique. Sa résistance est égale au coefficient directeur de la droite : $R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{9}{0{,}03} = 300\ \Omega$.
Compétence évaluée : reconnaître un dipôle ohmique et lire $R$ sur sa caractéristique.
La fiche récap : la loi d'Ohm en un coup d'œil
L'essentiel de la loi d'Ohm
- Énoncé : dans un conducteur ohmique, la tension est proportionnelle à l'intensité.
- Formule : $U = R \times I$, avec aussi $R = \dfrac{U}{I}$ et $I = \dfrac{U}{R}$.
- Unités : $U$ en volts (V), $I$ en ampères (A), $R$ en ohms ($\Omega$).
- Conversions : $1\ \text{mA} = 0{,}001\ \text{A}$ ; $1\ \text{k}\Omega = 1000\ \Omega$. Toujours convertir avant de calculer.
- Caractéristique : droite passant par l'origine ; $R$ est sa pente.
- Méthode : repérer la grandeur cherchée, convertir les unités, appliquer la formule.
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Voir le Pack Brevet Complet ›Questions fréquentes sur la loi d'Ohm
Qu'est-ce que la loi d'Ohm ?
La loi d'Ohm dit que, dans un conducteur ohmique, la tension $U$ est proportionnelle à l'intensité $I$. Elle s'écrit $U = R \times I$, où $R$ est la résistance du conducteur, avec $U$ en volts, $I$ en ampères et $R$ en ohms.
Quelle est la formule de la loi d'Ohm ?
La formule est $U = R \times I$. On peut aussi l'écrire sous deux autres formes selon la grandeur cherchée : $R = \dfrac{U}{I}$ pour la résistance et $I = \dfrac{U}{R}$ pour l'intensité.
Quelles sont les unités de la loi d'Ohm ?
La tension $U$ est en volts (V), l'intensité $I$ est en ampères (A) et la résistance $R$ est en ohms ($\Omega$). Pense à convertir les milliampères en ampères et les kilo-ohms en ohms avant tout calcul.
Qu'est-ce qu'un conducteur ohmique ?
Un conducteur ohmique (ou dipôle ohmique) est un composant qui suit la loi d'Ohm : la tension à ses bornes est proportionnelle à l'intensité qui le traverse. Sa caractéristique est une droite passant par l'origine. Une résistance en est l'exemple type.
La loi d'Ohm est-elle au programme du Brevet ?
Oui. La loi d'Ohm fait partie du programme de physique-chimie du cycle 4 et peut tomber à l'épreuve de sciences du Brevet. On y demande surtout d'appliquer $U = R \times I$ et de reconnaître ou exploiter la caractéristique d'un conducteur ohmique.