Sciences de l'ingénieur1ère

Résistances
Exercices corrigés

Maîtrisez les résistances : caractéristiques, lois, associations, applications et mesures en circuits électriques grâce à ces 5 exercices détaillés.

Concepts & Exercices
\(U = R \times I\)
Loi d'Ohm
Résistance
R (Ω)
Opposition au courant
Puissance
P = R × I²
Effet Joule
Code couleur
Bandelettes
Valeur résistance
⚡
Objectif : Comprendre le comportement des résistances
🔄
Associations : Série, parallèle et mixte
📊
Caractéristiques : Valeur, tolérance, puissance
🔌
Applications : Limitation de courant, division de tension
Exercice 1
Déterminer la valeur d'une résistance à partir de son code couleur
Exercice 2
Calculer la résistance équivalente de 3 résistances en série
Exercice 3
Calculer la résistance équivalente de 2 résistances en parallèle
Exercice 4
Calculer la puissance dissipée par une résistance
Exercice 5
Analyser un circuit mixte (série et parallèle)
Corrigé : Exercices 1 à 3
1 Code couleur des résistances
Définition :

Code couleur : Système de bandes colorées permettant d'indiquer la valeur d'une résistance

Méthode de lecture :
  1. Identifier la position des bandes (la plus proche du bord est la première)
  2. Lire les chiffres correspondants à chaque couleur
  3. Multiplier par la puissance indiquée par la troisième bande
  4. Appliquer la tolérance indiquée par la quatrième bande
Couleurs
Brun, Noir, Rouge
Valeur
10 × 10²
Résultat
1000Ω
Étape 1 : Bandes de couleur
Brun
(1)
Noir
(0)
Rouge
(×10²)
Or
(±5%)

La résistance a 4 bandes : Brun, Noir, Rouge, Or

Étape 2 : Conversion des couleurs

• Première bande (Brun) = 1

• Deuxième bande (Noir) = 0

• Troisième bande (Rouge) = 10² = 100

• Quatrième bande (Or) = Tolérance ±5%

Étape 3 : Calcul de la valeur

Valeur = (10 × 10²) Ω = 1000Ω = 1kΩ

Avec une tolérance de ±5%

La valeur réelle est comprise entre 950Ω et 1050Ω

R = 1000Ω ± 5%
Réponse finale :

La résistance a une valeur de 1000Ω avec une tolérance de ±5%

Règles appliquées :

• Code couleur : Brun=1, Noir=0, Rouge=×10², Or=±5%

• Calcul : (Premiers chiffres) × (Multiplicateur)

• Tolérance : Indique la précision de la résistance

2 Résistances en série
Définition :

Montage en série : Les résistances sont connectées bout à bout, le courant est le même dans chaque résistance

Données
R₁, R₂, R₃
Formule
R_eq = ΣRᵢ
Résultat
R_eq = R₁+R₂+R₃
Étape 1 : Configuration en série
R₁
R₂
R₃
─→ I ─→ I ─→ I ─→

Dans un montage en série, le courant traverse chaque résistance successivement

Étape 2 : Formule de calcul

Pour n résistances en série :

Req = R₁ + R₂ + R₃ + ... + Rn

La résistance équivalente est la somme de toutes les résistances

Étape 3 : Exemple numérique

Soit R₁ = 100Ω, R₂ = 200Ω, R₃ = 300Ω

Req = 100 + 200 + 300 = 600Ω

Le circuit se comporte comme une seule résistance de 600Ω

R_eq = 600 Ω
Réponse finale :

La résistance équivalente de 3 résistances en série est égale à la somme des résistances

Règles appliquées :

• Série : Req = R₁ + R₂ + ... + Rn

• Courant constant : Même dans toutes les résistances

• Tension divisée : Se répartit entre les résistances

3 Résistances en parallèle
Définition :

Montage en parallèle : Les résistances partagent les mêmes points de connexion, la tension est la même aux bornes de chaque résistance

Données
R₁, R₂
Formule
1/R_eq = Σ(1/Rᵢ)
Résultat
R_eq = (R₁×R₂)/(R₁+R₂)
Étape 1 : Configuration en parallèle
R₁
│
R₂
↑ I₁ ↑ I₂ ↑
I_total

Dans un montage en parallèle, la tension est la même aux bornes de chaque résistance

Étape 2 : Formule de calcul

Pour n résistances en parallèle :

1/Req = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ... + 1/Rn

Pour deux résistances : Req = (R₁ × R₂)/(R₁ + R₂)

Étape 3 : Exemple numérique

Soit R₁ = 100Ω et R₂ = 200Ω

1/Req = 1/100 + 1/200 = 2/200 + 1/200 = 3/200

Req = 200/3 = 66.7Ω

La résistance équivalente est de 66.7Ω

R_eq = 66.7 Ω
Réponse finale :

La résistance équivalente de résistances en parallèle est donnée par l'inverse de la somme des inverses

Règles appliquées :

• Parallèle : 1/Req = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/Rn

• Tension constante : Même aux bornes de chaque résistance

• Courant divisé : Se répartit entre les branches

Corrigé : Exercices 4 à 5
4 Puissance dissipée
Définition :

Effet Joule : Phénomène de conversion d'énergie électrique en énergie thermique dans une résistance

Formules
P = U×I = R×I² = U²/R
Données
R, U ou I
Calcul
P = R×I²
Étape 1 : Formules de puissance

La puissance dissipée par une résistance peut se calculer de plusieurs façons :

  • P = U × I (si tension et courant connus)
  • P = R × I² (si résistance et courant connus)
  • P = U²/R (si tension et résistance connus)
Étape 2 : Exemple de calcul

Soit une résistance de 50Ω traversée par un courant de 2A

On utilise la formule : P = R × I²

P = 50Ω × (2A)² = 50 × 4 = 200W

Étape 3 : Interprétation

La résistance dissipe 200W sous forme de chaleur par effet Joule

La résistance doit supporter cette puissance pour éviter la surchauffe

P = 200 W
Réponse finale :

La puissance dissipée par la résistance est de 200 watts

Règles appliquées :

• Effet Joule : P = R × I²

• Unités : Puissance en watts (W)

• Sécurité : Vérifier que la puissance dissipée < puissance admissible

5 Circuit mixte
Définition :

Circuit mixte : Circuit contenant des associations de résistances en série et en parallèle

Analyse
Simplifier
Calcul
Progressif
Étape 1 : Méthode d'analyse

Pour résoudre un circuit mixte :

  1. Identifier les associations série et parallèle
  2. Simplifier progressivement le circuit
  3. Calculer la résistance équivalente totale
  4. Appliquer la loi d'Ohm pour trouver les grandeurs demandées
Étape 2 : Exemple de circuit mixte
R₁=10Ω
│
R₂//R₃
R₂=20Ω R₃=20Ω
R₄=5Ω

Calculer la résistance équivalente totale entre A et B

Étape 3 : Résolution progressive

1. R₂ et R₃ sont en parallèle :

R₂₃ = (R₂ × R₃)/(R₂ + R₃) = (20 × 20)/(20 + 20) = 400/40 = 10Ω

2. R₁ est en série avec R₂₃ :

R₁₂₃ = R₁ + R₂₃ = 10 + 10 = 20Ω

3. R₁₂₃ est en série avec R₄ :

Rtotale = R₁₂₃ + R₄ = 20 + 5 = 25Ω

R_eq = 25 Ω
Réponse finale :

La résistance équivalente du circuit mixte est de 25 ohms

Règles appliquées :

• Simplification : Progressive du circuit

• Série/Parallèle : Appliquer les formules appropriées

• Ordre des calculs : Respecter la structure du circuit

Cours bien détaillé
\(U = R \times I \quad P = U \times I \quad R = \rho \frac{L}{S}\)
Relations fondamentales
⚡
Résistance (R) : Opposition au passage du courant (ohms, Ω)
🔄
Loi d'Ohm : Relation U = R × I entre tension, courant et résistance
📊
Associations : Série (addition), parallèle (inverse de la somme des inverses)
🔥
Effet Joule : P = R × I², conversion électrique → thermique
💡
Conseil : Utilisez la roue d'Ohm pour retenir les relations entre U, R et I
🔍
Attention : Vérifiez toujours les unités avant de faire les calculs
⚡
Astuce : En parallèle, la résistance équivalente est toujours inférieure à la plus petite résistance
📋
Méthode : Identifiez d'abord la configuration avant d'appliquer les formules
✅
Vérification : L'unité du résultat doit correspondre à la grandeur recherchée
Relations électriques :
  • Loi d'Ohm : U = R × I, I = U/R, R = U/I
  • Puissance électrique : P = U × I = R × I² = U²/R
  • Résistance d'un conducteur : R = ρ × L/S (ρ: résistivité, L: longueur, S: section)
  • Association en série : Req = R₁ + R₂ + ... + Rn
  • Association en parallèle : 1/Req = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/Rn
  • Diviseur de tension : U₁ = U × R₁/(R₁ + R₂) (montage série)
Règles importantes :
  • Le courant est le même dans un montage en série
  • La tension est la même dans un montage en parallèle
  • La résistance équivalente en série est supérieure à chaque résistance individuelle
  • La résistance équivalente en parallèle est inférieure à la plus petite résistance
  • La loi d'Ohm s'applique à chaque portion de circuit
Résistances Composants passifs