B1  LES RESISTANCES  

 
 

B1.1 Première approche

 Selon la Méthode d'analyse, M. J.NEUENSCHWANDER
 SYMBOLE*

 FONCTION*
La fonction dominante d'une résistance est de s'opposer au passage des électrons, donc au passage du courant. Une résistance obéit en général assez fidèlement à la loi d'ohm, ce qui signifie que la tension aux bornes varie proportion-
nellement au courant qui la traverse, soit u(t) = f ( i(t) ).
SPECIFICATIONS TYPES*
Résistance nominale R [W],
Tolérance [%] et Puissance maximale P [W].
D'autres caractéristiques peuvent être exigées, comme une stabilité en température, par exemple.
TECHNOLOGIE La résistance nominale est obtenue par le choix du matériau résistant, par sa quantité et par sa géométrie. Le matériau résistant peut être soit bobiné, soit aggloméré ou soit déposé en couche sur un support isolant. Le choix dépend des conditions d'utilisation du composant.
 UTILISATIONS
Pour obtenir un échauffement (corps de chauffe) ou
en série: limite le courant ou crée une chute de tension et
en parallèle: divise le courant ou représente une charge (Rch).
METHODE DE CONTRÔLE*
La mesure à l'ohmmètre donne bien sûr la valeur nominale à condition qu'elle soit effectuée lorsque le composant est mesuré seul et non relié au circuit, sans quoi le résultat ne correspond pas à la résistance mesurée.
La mesure de la tension à ses bornes permet de calculer le courant la traversant. En comparant avec d'autres résistances qui lui sont liées, nous pouvons en déduire sa valeur nominale.

Il n'est peut-être pas inutile de préciser ici qu'un bon praticien professionnel a besoin de connaître "par coeur" les indications suivies de l'astérisque * pour une pratique efficace du dépannage des circuits électroniques.

 

 

B1.2  Caractéristiques générales
 
Par définition l'effet principal d'une résistance est son opposition au courant électrique ce qui entraîne obligatoirement une chute de tension à ses bornes. Nous pouvons dire que la résistance est un bipôle pour lequel la relation entre la tension et le courant est du type :
 
u(t) est la valeur instantanée de la tension aux bornes du composant et i(t) est la valeur instantanée du courant traversant le composant.[1]
 

B1.3  Résistance linéaire
 
Si le facteur R est constant quelque soit la tension ou le courant, nous parlons de résistance linéaire.[1]

En pratique, une résistance est stable dans une plage de fonctionnement définie à l'avance. Un fabricant d'appareils choisira tel ou tel type de composants en fonction de diverses contraintes. Par exemple la température ambiante est importante pour la conception d'un autoradio comparé à un appareil d'appartement. Les composants spéciaux qui sont conçus pour varier en fonction d'une autre grandeurs sont appelés varistances et sont présentées sur une autre page du site.
 

B1.4  Résistance non-linéaire
 
Pour une résistance non linéaire, il peut être important de définir deux valeurs de résistances spécifiques. Une valeur dite statique et une autre dynamique.
La résistance statique est obtenue en effectuant le rapport U / I pour un point de fonctionnement donné, noté (U,I) sur le graphe ci-contre.
 
La résistance dynamique est obtenue en effectuant le rapport des différences de tension et courants (Du, Di) autour du point de fonctionnement (souvent noté Q).
 
 
 

B1.5  Puissance et énergie dissipée
 
La puissance dissipée par une résistance est proportionnelle au carré du courant qui la traverse. L'énergie est dissipée en chaleur ce qui amène des problèmes de stabilités pour le composant.

Le graphique ci-dessus indique toutefois l'évolution de l'énergie moyenne consomée par une résistance ne variant pas de valeur nominale (R = constant) en fonction du temps d'utilisation. Nous parlons de régime continu ou de régime permanent lorsqu'il est alimenté avec un signal sinusoïdal.
 

B1.6  Puissance maximale admissible
 
Toute résistance parcourue par un courant est le siège d'une dissipation thermique donné par la loi de Joule.[1] La dissipation thermique peut s'imaginer par l'agitation des atomes qui se transmet de proche en proche.
 
Ce flux de chaleur se transmet entièrement à l'environnement jusqu'à l'équilibre entre l'énergie produite et l'énergie évacuée. Pour une température de surface donnée, le flux de chaleur évacué est sensiblement proportionnel à la surface de composant considéré.[1]
 
De ce fait, la puissance maximale admissible d'une résistance dépendra essentiellement de sa surface d'évacuation ou des moyens de refroidissements utilisés en aide.
 
 

B1.7  Comportement avec la température
 
A température ambiante, admise à 20 degrés Celsius, la valeur nominale d'une résistance dépend avant tout du matériau résistif utilisé pour sa fabrication. S'agissant souvent d'un fil ou d'une couche cylindrique, la formule impliquant la résistance spécifique du matériau, autrement dit sa résistivité r, et de ses dimensions est valable. Soit :
    R =r x l / A    [W]              r  : Résistance spécifique du matériau résistant  [Wm]
 
Toutefois, tout matériau utilisé en électricité présente une variation de sa résistance spécifique en fonction de la température. Cette variation est donnée par le coéfficient de température a, donné pour la température ambiante, qui exprime approximativement de combien varie la valeur spécifique par degré d'élévation de température.
Soit:
   Rq = R20 x (1+  a x  DJ )            a : Coefficient de température  [1/K]
et                                DJ : Variation de température à partir de 20 degrés  [Celsius]
DJ = J - 20                          J : Température donnée  [Celsius]
 
Le coefficient de température pour les métaux pur est d'environ 0,004 ainsi que pour le cuivre et l'aluminium utilisé en électronique. Il est beaucoup plus faible pour les alliages tels que le constantan ou la manganine.
 
Tous les semiconducteurs et le carbone ont un coefficient négatif, ce qui signifie que leur résistance spécifique diminue quand la température augmente.
 

B1.8  Schéma équivalent
 
Les concepteurs de circuits doivent tenir compte de contraintes de tout ordre déjà cité plus haut sous les caractéristiques générales. Toutefois, il est utile de repérer quelques influences des diverses technologies sur la valeur nominale.
 
Le mode de fabrication et la présence inévitable des fils de connexions entraînent l'apparition d'une composante inductive, appelée inductivité propre L.
Chaque paire de conducteurs auxquels est appliqué une différence de potentiel présente des courants capacitifs. Cet effet parasite est plus prononcé dans les bobinages et se nomme capacité propre C.
 
Le schéma équivalent ci-dessus peut être complété avec un générateur de tension de souffle, ou tension de bruit donnée en mV/V. Ce générateur est branché en parallèle avec C, lorsque de très faibles signaux sont en jeux.
 
 

[1] Cette page est directement inspirée du livre

F. DE COULON et M.JUFER   INTRODUCTION A L'ELECTROTECHNIQUE

TRAITE D'ELECTRICITE VOLUME 1 ( 7e éd.) LAUSANNE  PPUR    1995