Influence du matériau et de la géométrie sur la résistance

3ème COURS
Electricité Chapitre 2
Je dois savoir …
✔... que tous les matériaux n'ont pas les
mêmes propriétés conductrices
✔... qu'on doit donc choisir le matériau en
fonction de l'utilisation souhaitée
Les fils de fusibles n’ont pas tous le même diamètre. Pourquoi ?
Réponse : plus le fil est fin, plus il casse pour une intensité du courant .......................................... . Est-
ce dû à la résistance du fil ? De quels facteurs dépend celle-ci ?
I.La résistance dépend-elle du matériau ?
Oui, les matériaux n’ont pas tous la même ...........................................
Il existe, en gros, deux types de matériaux :
➢les matériaux .......................................... qui possèdent une résistance électrique faible et
laissent donc circuler le courant électrique (tous les métaux, le graphite) ;
➢ les matériaux .......................................... qui possèdent une résistance électrique élevée et
résistent donc au passage du courant électrique (le verre, les matériaux plastiques, le bois sec,
etc.)
Comment peut-on expliquer cette différence ?
Il existe dans les matériaux conducteurs de petites particules chargées électriquement et libres de se
déplacer. On les appelle les ..................................................................................... Ce sont eux qui
constituent le courant électrique dans un circuit. Dans les matériaux isolants, il y a très peu d’électrons
libres donc quasiment aucun courant ne peut les parcourir.
Et parmi les matériaux conducteurs ? (Voir Expérience 3 p 115)
Tous les matériaux .......................................... ne conduisent pas le courant de la même façon ; ils n’ont
pas la même .......................................... au passage du courant. Par exemple, un fil de cuivre a une
résistance environ 6 fois plus petite qu’un fil de fer et 30 fois plus petite qu’un fil de carbone (ceci pour
des fils de dimensions identiques).
II.La résistance d'un fil conducteur dépend-elle de sa longueur ?
(Voir Expérience 1 p 115)
..................... ! Si on prend un fil de .......................................... (mais ce serait la même chose avec un
métal quelconque), on constate que la résistance de ce fil .......................................... quand on
.......................................... sa longueur.
Comment interpréter ce résultat ? Plus le chemin à parcourir est long, plus les
.......................................... libres se voient opposer de résistance à leur passage. Donc
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
III.La résistance d'un fil conducteur dépend-elle de son diamètre ?
(Voir Expérience 2 p 115)
..................... ! Si on prend des fils cylindriques de .............................................................. et de
..................................................................., mais de diamètres .........................................., on constate
que
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
Comment interpréter ce résultat ? Plus le passage offert aux .......................................... libres est étroit,
plus la difficulté de circuler est .......................................... : un chemin étroit leur oppose plus de
.......................................... qu’un chemin large.
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INFLUENCE DU MATÉRIAU ET DE LA GÉOMÉTRIE SUR
LA RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE

IV.Comment choisir un matériau électrique ?
Un matériau électrique a essentiellement deux champs d’application : ...................................................
............................... ou ................................................................................... En effet, lorsque le courant
circule dans une résistance, l’électricité se transforme en chaleur et ceci
d’autant plus que la valeur de la résistance est grande (ce phénomène
s’appelle l’effet Joule). Selon le champ d’application souhaité et l’usage
que l’on veut en faire, on sera amené à choisir un matériau plutôt qu’un
autre.
Exemples :
➢Pour des lignes de transport de l’énergie électrique à très haute
tension, étant données les longueurs des lignes électriques, il est
important d’utiliser un matériau conducteur de résistance peu
élevée ; il faut également qu’il soit léger. Le choix d’EDF s’est
porté sur l’aluminium.
➢Dans certaines technologies de pointe (comme les ordinateurs), on
utilise le meilleur conducteur qui soit : l’argent (malgré son prix
élevé !).
➢Le prix plus raisonnable du cuivre et sa très bonne conductivité en
font le matériau idéal pour les lignes électriques des habitations.
➢Le fil d’un fusible doit chauffer et fondre si le courant est trop
important. Le matériau doit donc être un conducteur qui fond à une
température peu élevée. Un alliage de plomb et d’étain convient bien.
➢A l'inverse les résistances chauffantes utilisées dans les fours, les fers à repasser , les sèche-
linges ou les convecteurs doivent avoir une température de fusion élevée. On utilise
généralement un alliage nichrome (nickel, chrome).
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IV. Comment choisir un matériau électrique ?
Un matériau électrique a essentiellement deux champs d’application : ...................................................
............................... ou ...................................................................................
En effet, lorsque le courant circule dans une résistance, l’électricité se
transforme en chaleur et ceci d’autant plus que la valeur de la résistance est
grande (ce phénomène s’appelle l’effet Joule). Selon le champ
d’application souhaité et l’usage que l’on veut en faire, on sera amené à
choisir un matériau plutôt qu’un autre.
Exemples :
➢Pour des lignes de transport de l’énergie électrique à très haute
tension, étant données les longueurs des lignes électriques, il est
important d’utiliser un matériau conducteur de résistance peu
élevée ; il faut également qu’il soit léger. Le choix d’EDF s’est
porté sur l’aluminium.
➢Dans certaines technologies de pointe (comme les ordinateurs), on
utilise le meilleur conducteur qui soit : l’argent (malgré son prix
élevé !).
➢Le prix plus raisonnable du cuivre et sa très bonne conductivité en
font le matériau idéal pour les lignes électriques des habitations.
➢Le fil d’un fusible doit chauffer et fondre si le courant est trop
important. Le matériau doit donc être un conducteur qui fond à une température peu élevée. Un
alliage de plomb et d’étain convient bien.
➢A l'inverse les résistances chauffantes utilisées dans les fours, les fers à repasser , les sèche-
linges ou les convecteurs doivent avoir une température de fusion élevée. On utilise
généralement un alliage nichrome (nickel, chrome).
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Joule James Prescott
(1818 - 1889)
Physicien anglais, il est
surtout célèbre pour ces
travaux concernant l'énergie.
Joule James Prescott
(1818 - 1889)
Physicien anglais, il est
surtout célèbre pour ces
travaux concernant l'énergie.