On branche un radiateur électrique sur une rallonge trop longue, et la tension mesurée aux bornes du radiateur ne correspond plus à celle de la prise murale. Pour comprendre où passent ces volts manquants, on a besoin d’une seule formule : U = R x I, la loi d’Ohm. Voici comment l’appliquer concrètement, du calcul de base aux situations qui posent problème sur le terrain.
Calculer une tension avec U = R x I : le réflexe de base
La formule relie trois grandeurs d’un conducteur ohmique. U représente la tension aux bornes de la résistance, exprimée en volts (V). R correspond à la valeur de la résistance, en ohms (Ω). I désigne l’intensité du courant qui traverse ce conducteur, en ampères (A).
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Pour obtenir la tension, on multiplie la résistance par l’intensité. Un conducteur ohmique de 470 Ω traversé par un courant de 0,02 A donne une tension de 9,4 V. Le calcul tient en une ligne, à condition de respecter les unités.
C’est justement là que la majorité des erreurs se produisent. On récupère une intensité en milliampères (mA) ou une résistance en kilohms (kΩ), et on oublie de convertir avant de multiplier. Toujours convertir en ampères et en ohms avant d’appliquer la formule.
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- 1 mA = 0,001 A (diviser la valeur en mA par 1 000)
- 1 kΩ = 1 000 Ω (multiplier la valeur en kΩ par 1 000)
- 1 MΩ = 1 000 000 Ω (multiplier la valeur en MΩ par 1 000 000)
Une fois les conversions faites, la multiplication donne directement la tension en volts. Pas besoin de logiciel ou de calculateur en ligne pour ça.
Loi d’Ohm appliquée à un circuit avec plusieurs résistances
Sur un montage réel, on tombe rarement sur une seule résistance isolée. Deux cas reviennent en permanence : les résistances en série et les résistances en parallèle. La loi d’Ohm s’applique dans les deux cas, mais la résistance totale du circuit change.
Résistances en série
Quand deux résistances sont placées l’une après l’autre dans le même circuit, on additionne leurs valeurs. Deux résistances de 100 Ω et 220 Ω en série donnent une résistance totale de 320 Ω. On applique ensuite U = R x I avec cette résistance totale pour trouver la tension aux bornes de l’ensemble.
On peut aussi calculer la tension aux bornes de chaque résistance séparément. La tension totale du circuit sera la somme des tensions individuelles. C’est le principe de la loi d’additivité des tensions en série.
Résistances en parallèle
En parallèle, le calcul de la résistance totale est moins intuitif. Pour deux résistances R1 et R2, la résistance équivalente vaut (R1 x R2) / (R1 + R2). Avec 100 Ω et 220 Ω en parallèle, on obtient environ 68,75 Ω. La tension aux bornes de chaque branche est identique, c’est la propriété fondamentale du montage parallèle.
En parallèle, la tension est la même aux bornes de chaque résistance. On mesure donc U directement, et c’est plutôt l’intensité dans chaque branche qu’on calcule avec I = U / R.
Chute de tension dans un câble : un cas d’usage concret de la loi d’Ohm
Revenons à la rallonge du radiateur. Un câble électrique possède sa propre résistance, même si elle paraît faible. Plus le câble est long et plus sa section est petite, plus cette résistance augmente. Quand un courant circule, la loi d’Ohm s’applique au câble lui-même : le câble « consomme » une partie de la tension sous forme de chute de tension.
Prenons un cas courant. On alimente un appareil qui tire plusieurs ampères via une rallonge de plusieurs mètres. La résistance du câble, même de quelques dixièmes d’ohm, multipliée par l’intensité, produit une chute de tension mesurable. L’appareil reçoit moins que la tension nominale du réseau.
Sur des installations photovoltaïques ou des circuits de distribution longue distance, ce phénomène prend de l’ampleur. Les réseaux de moyenne tension (câbles de 1 à 15 kV) qui alimentent les bâtiments tertiaires ou industriels doivent intégrer ces pertes dans leur dimensionnement. La loi d’Ohm reste le point de départ du calcul, même à ces échelles.
Les retours varient sur ce point, mais en pratique, une chute de tension trop forte se traduit par un appareil qui ne fonctionne pas à pleine puissance, voire qui disjoncte. C’est le premier diagnostic à poser quand une installation se comporte de façon anormale.
Les trois formes de la formule et quand les utiliser
La loi d’Ohm se décline en trois écritures selon la grandeur recherchée. Chaque forme part de la même relation, simplement réarrangée.
- U = R x I pour calculer la tension quand on connaît la résistance et l’intensité
- I = U / R pour calculer l’intensité quand on connaît la tension et la résistance
- R = U / I pour calculer la résistance quand on connaît la tension et l’intensité
En physique-chimie au collège, cette formule est l’une des plus rentables au brevet. On la retrouve dans la quasi-totalité des exercices sur les circuits électriques et les conducteurs ohmiques. Le réflexe à acquérir : identifier les deux grandeurs connues, isoler la troisième, convertir les unités, calculer.
Sur le terrain, la forme I = U / R sert autant que U = R x I. Quand on connaît la tension d’alimentation et la résistance d’un dipôle, on vérifie que l’intensité calculée ne dépasse pas la capacité du câble ou du disjoncteur. Vérifier l’intensité calculée protège le circuit contre les surcharges.
Loi d’Ohm et puissance électrique : le lien à ne pas oublier
La puissance dissipée par une résistance se calcule avec P = U x I. En combinant cette relation avec la loi d’Ohm, on obtient deux formules supplémentaires : P = R x I² et P = U² / R. Ces formules permettent de vérifier qu’un composant ne va pas surchauffer.
Un exemple parlant : une résistance de 100 Ω traversée par 0,1 A dissipe 1 watt (P = 100 x 0,01). Si cette résistance est dimensionnée pour un quart de watt, elle grille. Toujours comparer la puissance calculée à la puissance maximale admissible du composant.
Ce contrôle est particulièrement utile quand on remplace un composant dans un circuit existant. Changer la valeur d’une résistance modifie la tension à ses bornes, l’intensité qui la traverse, et la puissance dissipée. La loi d’Ohm permet de recalculer toute la chaîne avant de souder quoi que ce soit.
La loi d’Ohm reste la base de tout diagnostic électrique, du circuit imprimé au tableau de distribution. Maîtriser U = R x I et ses dérivées permet de dimensionner un câble, protéger un composant ou simplement réussir un exercice de physique-chimie. Le calcul est simple, c’est la rigueur sur les unités et les conversions qui fait la différence entre un résultat juste et un court-circuit.
