12/01/2020-17:11:21
La tension fait la loi
"Elementary : what's ohm." Donan Coil
Suite à plusieurs références à la loi d'Ohm récemment faites
sur le forum, j'ouvre ce fil sur ce sujet électrique qui s'avère,
sans même plonger dans la physique de l'atome, moins
élémentaire qu'il n'y paraît.
Le but recherché est exprimé dans la conclusion.
---
A la question quel est l'énoncé de la loi d'Ohm, la réponse la plus habituelle est :
U = R * I (U tension, R résistance, I intensité du courant).
Formellement, cette expression indique que la tension U est
un effet dont le courant I passant par la résistance R est la cause.
La figure 1 représente le plus simple des circuits électriques
auquel s'applique la loi d'Ohm.
La formulation ci-dessous indique que la tension V
dépend de la résistance R et du courant I.
Néanmoins si l'on ouvre le circuit par l'intermédiaire de
l'interrupteur Sw, la tension V continue d'exister, comme
l'indiquerait le voltmètre.
Si l'on modifie la tension, le courant varie. La formule exacte
qui reflète le fonctionnement de l'ensemble est donc :
I = U / R
Ce qui indique, contrairement au premier énoncé, que le courant I est
un effet dont la tension U appliquée à la résistance R est la cause.
Cette façon de voir est bien celle que Georg Simon Ohm
avait exprimée avec la loi qui porte son nom en écrivant :
I = U / R
(un peu plus complètement même, car il a pris en compte les
résistances série de la source de tension et du galvanomètre
employés).
http://www.rfcafe.com/references/popular...y-1972.htm
Quelques objections aux considérations précédentes vont probablement s'élever.
Objection 1.
"Mathématiquement, les termes des équations sont permutables :
U = R * I ou I = U / R c'est pareil !"
Oui. Mais la mathématique a ses faiblesses d'expression.
La réversibilité qui a amené a rendre l'expression U = R * I si utilisée se montre en être une dans le cas du circuit le plus simple, celui de la figure 1.
Selon les conventions actuelles, l'écriture des équations met toujours
le résultat (l'effet) avant le signe "=", et le développement de l'équation (la cause) de l'autre côté. Exemple :
A = B + C où A est la somme de B et de C.
Objection 2.
"Une tension ne peut exister sans courant. Si on remplace la source de tension par une source de courant, c'est bien le courant dans la résistance qui va créer la tension."
Une source de courant n'existe pas seule à l'état naturel, elle ne peut exister qu'au sein d'un circuit alimenté par une source de tension (figure 2).
La source de courant fonctionne comme escompté à la condition que la tension alimentant le circuit soit suffisamment supérieure à la tension créée par le courant traversant la résistance.
Pour information sur son concept, une source de courant se comporte un peu comme une résistance de forte valeur connectée à une source de tension très élevée (figure 3).
Objection 3.
3. "La présence et la mesure d'une tension ne peuvent se faire sans que l'instrument n'absorbe un minimum de courant."
Oui, avec un voltmètre classique.
Mais il est possible d'évaluer une tension sans, en principe, consommer aucun courant.
Pour en faire l'expérience, il faut connecter la source de tension à travers un micro-ampèremètre ultra sensible et protégé par une résistance série à une autre source de tension, étalon, réglable
(figure 7).
On cherche le réglage de celle-ci pour lequel le courant dans le micro-ampèremètre est nul, la tension à mesurer est alors égale à la tension étalon. On parle d'équilibre entre les tensions.
Conclusion de ce premier chapitre
L'assimilation du fonctionnement du dispositif précédent ainsi que
de ce qui pourrait passer pour du chipotage à propos de U = R * I ouvre les portes à la compréhension du fonctionnement global
des composants amplificateurs (tubes et transistors)
et du mécanisme exact de la contre-réaction où la notion d'équilibre est d'autant plus fondamentale que son imperfection y est indispensable.
Digression
Il y a quelque chose d'illogique dans la présentation adoptée
en écriture de droite à gauche pour les formules et équations.
Le résultat est placé du côté gauche du signe "=",
et les opérandes (les nombres ou variables représentant des valeurs)
et opérateurs (les signes d'opération) du côté droit.
Mais du point de vue temporel, pour réaliser l'opération,
il faut d'abord disposer de la valeur des opérandes et ce n'est qu'ensuite que les opérateurs peuvent travailler dessus pour obtenir le résultat.
Prenons l'exemple d'un kir (précision : je n'aime pas les kirs
mais ça me semble pouvoir m'aider à me faire comprendre).
Sa formule exprimée selon la convention mathématique est :
Kir = Liqueur + Chablis
Dans les faits, comme dans toute recette, il faut au préalable
avoir les ingrédients nécessaires à portée de main avant
les ajouter en vue d'atteindre le but recherché.
Une autre façon d'écrire pourrait être :
Liqueur Chablis + (entrée des données et de l'opérateur)
Kir (éventuellement mis sur la ligne suivante pour une meilleure lisibilité)
Dès que l'opération d'ajout symbolisée par le signe "+" est réalisée, le résultat Kir apparaît
Il n'y a plus de signe "=", lequel n'est pas un opérateur mais un indicateur.
Dans cet esprit, plus logique, la loi d'Ohm s'écrirait :
U R /
I
où la lecture des ingrédients précède celle de l'opération
et de son résultat.
On n'est guère habitué à cette présentation dans la vie courante ou scientifique. Elle n'est toutefois pas inconnue car la logique qui la sous-tend est imparable et elle a l'élégance de la concision et partant de la clarté.
Suite à plusieurs références à la loi d'Ohm récemment faites
sur le forum, j'ouvre ce fil sur ce sujet électrique qui s'avère,
sans même plonger dans la physique de l'atome, moins
élémentaire qu'il n'y paraît.
Le but recherché est exprimé dans la conclusion.
---
A la question quel est l'énoncé de la loi d'Ohm, la réponse la plus habituelle est :
U = R * I (U tension, R résistance, I intensité du courant).
Formellement, cette expression indique que la tension U est
un effet dont le courant I passant par la résistance R est la cause.
La figure 1 représente le plus simple des circuits électriques
auquel s'applique la loi d'Ohm.
La formulation ci-dessous indique que la tension V
dépend de la résistance R et du courant I.
Néanmoins si l'on ouvre le circuit par l'intermédiaire de
l'interrupteur Sw, la tension V continue d'exister, comme
l'indiquerait le voltmètre.
Si l'on modifie la tension, le courant varie. La formule exacte
qui reflète le fonctionnement de l'ensemble est donc :
I = U / R
Ce qui indique, contrairement au premier énoncé, que le courant I est
un effet dont la tension U appliquée à la résistance R est la cause.
Cette façon de voir est bien celle que Georg Simon Ohm
avait exprimée avec la loi qui porte son nom en écrivant :
I = U / R
(un peu plus complètement même, car il a pris en compte les
résistances série de la source de tension et du galvanomètre
employés).
http://www.rfcafe.com/references/popular...y-1972.htm
Quelques objections aux considérations précédentes vont probablement s'élever.
Objection 1.
"Mathématiquement, les termes des équations sont permutables :
U = R * I ou I = U / R c'est pareil !"
Oui. Mais la mathématique a ses faiblesses d'expression.
La réversibilité qui a amené a rendre l'expression U = R * I si utilisée se montre en être une dans le cas du circuit le plus simple, celui de la figure 1.
Selon les conventions actuelles, l'écriture des équations met toujours
le résultat (l'effet) avant le signe "=", et le développement de l'équation (la cause) de l'autre côté. Exemple :
A = B + C où A est la somme de B et de C.
Objection 2.
"Une tension ne peut exister sans courant. Si on remplace la source de tension par une source de courant, c'est bien le courant dans la résistance qui va créer la tension."
Une source de courant n'existe pas seule à l'état naturel, elle ne peut exister qu'au sein d'un circuit alimenté par une source de tension (figure 2).
La source de courant fonctionne comme escompté à la condition que la tension alimentant le circuit soit suffisamment supérieure à la tension créée par le courant traversant la résistance.
Pour information sur son concept, une source de courant se comporte un peu comme une résistance de forte valeur connectée à une source de tension très élevée (figure 3).
Objection 3.
3. "La présence et la mesure d'une tension ne peuvent se faire sans que l'instrument n'absorbe un minimum de courant."
Oui, avec un voltmètre classique.
Mais il est possible d'évaluer une tension sans, en principe, consommer aucun courant.
Pour en faire l'expérience, il faut connecter la source de tension à travers un micro-ampèremètre ultra sensible et protégé par une résistance série à une autre source de tension, étalon, réglable
(figure 7).
On cherche le réglage de celle-ci pour lequel le courant dans le micro-ampèremètre est nul, la tension à mesurer est alors égale à la tension étalon. On parle d'équilibre entre les tensions.
Conclusion de ce premier chapitre
L'assimilation du fonctionnement du dispositif précédent ainsi que
de ce qui pourrait passer pour du chipotage à propos de U = R * I ouvre les portes à la compréhension du fonctionnement global
des composants amplificateurs (tubes et transistors)
et du mécanisme exact de la contre-réaction où la notion d'équilibre est d'autant plus fondamentale que son imperfection y est indispensable.
Digression
Il y a quelque chose d'illogique dans la présentation adoptée
en écriture de droite à gauche pour les formules et équations.
Le résultat est placé du côté gauche du signe "=",
et les opérandes (les nombres ou variables représentant des valeurs)
et opérateurs (les signes d'opération) du côté droit.
Mais du point de vue temporel, pour réaliser l'opération,
il faut d'abord disposer de la valeur des opérandes et ce n'est qu'ensuite que les opérateurs peuvent travailler dessus pour obtenir le résultat.
Prenons l'exemple d'un kir (précision : je n'aime pas les kirs
mais ça me semble pouvoir m'aider à me faire comprendre).
Sa formule exprimée selon la convention mathématique est :
Kir = Liqueur + Chablis
Dans les faits, comme dans toute recette, il faut au préalable
avoir les ingrédients nécessaires à portée de main avant
les ajouter en vue d'atteindre le but recherché.
Une autre façon d'écrire pourrait être :
Liqueur Chablis + (entrée des données et de l'opérateur)
Kir (éventuellement mis sur la ligne suivante pour une meilleure lisibilité)
Dès que l'opération d'ajout symbolisée par le signe "+" est réalisée, le résultat Kir apparaît
Il n'y a plus de signe "=", lequel n'est pas un opérateur mais un indicateur.
Dans cet esprit, plus logique, la loi d'Ohm s'écrirait :
U R /
I
où la lecture des ingrédients précède celle de l'opération
et de son résultat.
On n'est guère habitué à cette présentation dans la vie courante ou scientifique. Elle n'est toutefois pas inconnue car la logique qui la sous-tend est imparable et elle a l'élégance de la concision et partant de la clarté.