Journal Toute résistance n’est pas futile.

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16
nov.
2016

Dans un circuit numérique, il y a une dose d’électronique analogique. “Malheureusement”, penseront certains. Voyons les résistances.

Intro

Si on veut utiliser un microcontrôleur pour un projet de robotique ou de domotique, on doit parfois créer sa propre carte numérique, ou créer une carte de périphérique, connecté à une carte numérique plus dense comme l’Arduino ou la Raspberry Pi.

Le but de cet article est de montrer les pièges et embûches à éviter, lorsque l’on essaye d’appliquer la théorie.

Une résistance est un bipède, qui n’a pas de sens de branchement, en théorie, mais aussi en pratique. Sa grandeur principale se mesure en ohms (Ω). Elle va de quelques dixièmes d’ohms (mΩ) à quelques gigaohms (GΩ). La petite équation bien connu est U = R * I.

Elle décrit une relation entre la tension (qui est un potentiel comme la gravité) qui traverse la résistance, et le courant (qui est un flux, un débit). C’est comparable à une chute d’eau sur un torrent. Si la rivière est large (résistance faible), le courant est fort, si la rivière est étroite (résistance forte), le courant est faible. La hauteur de la chute représente la tension aux bornes de la résistance.

Une résistance transforme de l’énergie électrique en énergie thermique. Ce mode de fonctionnement permet de lier le courant et la tension. Un peu comme si la pente d’une chute d’eau permettait d’estimer la hauteur, en regardant le débit, ou à estimer le débit, en connaissant la hauteur de la chute.

smd

La puissance typique d’une résistance traversante est le quart de watt, cela veut dire que la résistance ne peut pas dissiper plus que cette énergie, sans être abîmée. Les petites résistances CMS (composant monté en surface) peuvent être encore plus fragile. Il existe des grosses résistances, de plus de 10 cm de long, insérés dans des radiateurs en métal, qui supporte la dissipation de plusieurs dizaines de watt.

cuivre
(licence CC – Wikipédia)

La définition de l’énergie électrique consommé (la puissance) est P = U * I, quel que soit le composant électronique. Donc on a P = R*I² ou P = V²/R pour une résistance. Selon l’application, on pourra calculer facilement la puissance dissipée maximum.

Cette formule permet de comprendre pourquoi sur un amplificateur audio dont la tension est fixée (environ 30V pour un ampli “100W”), la demande de puissance est plus forte avec des haut-parleurs 4 ohms que 8 ohms (P=V²/R donc la demande de puissance est doublé). Ou à l’inverse l’emploie de haut parleur 4 ohm permet de limiter la tension de l’amplificateur, tout en gardant la même puissance, comme dans les voitures, qui ont une batterie 12V.
Ou comprendre pourquoi, un casque audio hifi de 600 ohms a besoin d'un ampli « plus puissant » qu'un casque de 32 ohms. En fait, il a besoin d'une tension plus élevée, pas de plus de « puissance ».

Le code couleur classique a un peu évolué avec l’augmentation de précision disponible. Un chiffre est ajouté sur certaine résistance sous forme d’un anneau de couleur de plus, et il existe des grades de précision de 1% et moins (0.01% existe).

Seule

Une grosse résistance peut être vue comme un générateur de courant. U = R.I => I = U/R si U varie cela donne i = U/R + deltaU/R, plus R est grand moins l’intensité varie avec une modification de la tension.

res

On les voit souvent dans les alimentations de LED dont le fonctionnement nominal est spécifié en ampère (20mA typiquement). Mais c’est une mauvaise alimentation car de l’énergie est perdue en chaleur, le “rendement” est faible.

Une résistance permet aussi d’imposer une tension de “rappel“ sur un fil, “pull” en anglais.

Cela permet de mettre une tension sur un fil qui est normalement coupé, ou en court-circuit comme avec un interrupteur. Un circuit ouvert (ou “haute impédance”) a peu de sens dans la communication avec du numérique, il faut une tension (la tension d’alimentation, zéro ou une tension intermédiaire dans le cas de l’usage d’un convertisseur analogique numérique). S'il y a une connexion par la résistance entre le fil et la masse, on appelle cela une “pull down”, et si la connexion a lieu entre le fil et le “+” du circuit, on appelle cela une “pull up”.

pull
Wikipédia

Au repos, l’entrée est à la tension d’alimentation. Quand l’interrupteur est fermé,  l’entrée est mise à la masse et la résistance consomme du courant. On voit bien que si la résistance est faible, elle va consommer beaucoup de courant, jusqu’au court-circuit entre l’alimentation et la masse. Ce genre de résistance est typiquement de 10 ou 100 kΩ voir plus, pour limiter cette consommation.

Dans une carte comportant un convertisseur analogique numérique et un capteur comme une photodiode, le courant généré par le capteur peut être très faible. Dans le cas d’une liaison analogique, le signal (ici, la tension) est donc sensible aux perturbations électromagnétiques (le 50hz du secteur, un moteur à courant continu, une alimentation à découpage, etc.). Si on rajoute une résistance de pull sur la carte numérique, on force de la consommation électrique dans la liaison, ce qui diminue l'influence du « bruit ». Comme la photodiode ne peut pas fournir ce courant, il faut rajouter un amplificateur opérationnel en mode suiveur sur la carte capteur. Il réplique exactement la tension, en fournissant tout le courant demandé. Si on ne met pas de résistance, le courant est toujours faible et la tension vu par la carte numérique, peut fluctuer, car les entrées ont une impédance très élevée, et donc une perturbation de faible énergie peut modifier la tension présentée aux entrées.

Avec la résistance, le câble de liaison entre les 2 cartes, même s’il fait antenne, ne devrait pas être perturbé le signal qu’il porte sous forme de tension.

Une résistance en série permet de limiter le courant en cas de court-circuit. Imaginez une connexion série qui sort directement d’un microcontrôleur ; vous prévoyez un connecteur avec la masse, et les 2 fils de transmission série (Rx et Tx, de la norme RS232, celle que vous avez sur les vieux PC, où l’on pouvait brancher un modem). Si jamais le microcontrôleur émet, et que le fils d’émission est en contact avec la masse, il y a un court-circuit. L’intensité est maximale, et la « pin » de sortie du microcontrôleur fini par griller.

Si on rajoute une résistance de 100 ohms, en série du fils d'émission entre le microcontrôleur, et le connecteur, en cas de court-circuit, la résistance se retrouve entre les 2. Sur un circuit 5V, on a 5V/100 Ω = 10 mA soit l’ordre de grandeur maximum de ce genre de technologie (entre 35 et 5 mA, et 15 le plus souvent). La pin ne pourra jamais griller.

À plusieurs

Les montages en série ou en parallèle sont assez connus. Dans le cas en série, les 2 valeurs de résistances s’additionnent. Dans le cas parallèle, c’est plus compliqué mais si les 2 valeurs sont identiques, cela revient à diviser par 2 la résistance (1/R = 1/R1+1/R2).

Il faut savoir qu’une résistance qui grille a sa résistance qui augmente : cela peut sauver un circuit. Ainsi, sur un montage sensible, si une résistance grille, elle augmente jusqu’à aller jusqu’au circuit ouvert (coupé). S’il y a 2 résistances en parallèles, la deuxième peut prendre le relais.

Utiliser 2 résistances permet aussi d’obtenir des valeurs exotiques, ou augmenter par 2, l'énergie que l’on peut consommer.

Le montage en diviseur de tension peut être utile pour avoir une tension particulière à disposition. Il s’agit de 2 résistances séries entre la masse et l’alimentation, dont on récupère le point milieu. La tension est due à une égalisation du courant entre les résistances (V = Valim*R2/(R1+R2)). C’est une mauvaise alimentation car si on consomme trop de courant, la tension tombe. Elle tombera d’autant plus vite que les résistances sont fortes, car trop peu de courant circule dans R2.

pont
Wikipédia

Ce montage est utile, par exemple, pour mesurer la tension d’une batterie 12V avec un microcontrôleur alimenté en 5V. Il suffit de diviser la tension par 2.4. Le microcontrôleur pourra mesurer la tension sans voir jamais plus de 5V à ses bornes. Le courant est ici très faible, ce qui n'influence donc pas la mesure.

wheatstone
Wikipédia

Le pont de Wheatstone permet de mesurer précisément une résistance inconnue à l’aide d’autres résistances. Rx = R3/(R2*R1) quand il n’y a pas de courant qui circule entre le point D et B. On peut le mesurer par un galvanomètre. On peut aussi s’en servir pour mesurer de faibles variations de résistance d’une résistance variable, ou encore de faibles variations de consommation électrique d’un composant qui est vu au premier ordre comme une résistance; par exemple, une puce de carte à puce, pour faire de l’analyse de consommation (SPA, DPA).

Avec des circuits CMOS

Dans le cas de circuit sensible, par exemple, équipé d’ampli-op de précision, on veut pouvoir protéger ces circuits d’une surtension. Si la consommation est faible, on peut ajouter une résistance faible en série entre l’alimentation et la pin d’alimentation du circuit. En cas de surtension, une partie de l’énergie sera absorbée par la résistance et cela le protège.

Les pull up et pull down sont utilisés pour fixer une valeur sur les entrées numériques non utilisées. En effet, sans connexion, la valeur du pad d’entrée change au gré des perturbations électromagnétiques, et à chaque passage du seuil, le transistor interne bascule et cela entraîne de la consommation électrique inutile, voir sa destruction, si cela part en oscillations incontrôlées.

Les composants CMOS modernes peuvent avoir des pads complexes. Les entrés ont de très fortes valeurs de résistances internes (consommation donc très faible) et une capacité parasite toujours plus faible. Cette capacité est à “remplir” pour faire basculer la tension d’entrée. Cela détermine la vitesse de la connexion possible et la consommation électrique associée.

Ses pads comportent parfois des résistances de pull intégré. Il ne faut donc pas rajouter une pull up, en plus d’une pull down interne. Cela créé un diviseur de tension, qui au mieux, fait consommer inutilement le circuit.

Il faut faire aussi attention aux puces, dont la majorité des pins sont mises en sorties au reset pour éviter justement, le problème lié aux entrées libres qui bagotent. La sortie est ensuite configurée en entrée par une routine d’initialisation. Si une résistance de pull est présent, la puce va fournir du courant inutilement avant l’initialisation. Cela parait évident, mais ce n’est pas forcément une information facile à avoir sur un circuit de plusieurs centaines de pins.

Les transmissions numériques basiques à base de signaux “carrés”, présentes des “fronts” très raides. Ces fronts représentent des changements rapides entre les 2 tensions. Ses fronts sont donc composés de fréquences très élevées, qui peuvent rayonner ensuite dans le reste du système. Ce changement rapide de tension implique aussi un pic de courant pour remplir la capacité parasite de l’entrée numérique. Si on rajoute une résistance en série sur une telle connexion, cela créé un filtre passe-bas avec la capacité parasite de l’entrée. En effet, la présence de la résistance limite le courant qui peut être envoyé pour remplir la capacité parasite, ainsi la tension monte plus lentement, le front est moins raide et les fréquences utilisées plus faibles. Cela permet aussi de limiter les appels de courant, dans l’alimentation général.

Les appels de courant sont les pointes de consommation de l’électronique CMOS. Une telle technologie consomme peu en statique mais beaucoup en dynamique surtout au niveau des entrés/sorties. Je parle des technologies accessibles aux hobbyistes, et non des derniers core i7, où la consommation de fuite devient prépondérante.

Un tel appel de courant peut venir d’IO numérique de “puissance”, qui communique rapidement à distance.

En capteur

En robotique ou domotique, on cherche à avoir des informations du monde extérieur. Les capteurs sont rarement parfaits, et on est toujours à la recherche d'éléments fiables et peu coûteux.

Pour relier le capteur au système, je conseille d’utiliser le plus souvent des entrées convertisseurs analogique au lieu de pures entrées numériques, si cela peut éviter la création de montage complexe de détection de seuil, de comparateur ou de comparateur à hystérésis, qui ne seront même pas programmable. Ces montages impliquent souvent des amplis-op, des composants passifs et des potentiomètres pour régler les seuils.

wheatstone

En rentrant le plus vite possible dans le monde numérique, il est possible de faire des anti-rebonds et des seuils complexes de façon logiciel. Le changement d’état d’un interrupteur n’est jamais propre, il fournit une oscillation, appelé “rebond”, qui pourrait être interprété comme plusieurs mouvements au lieu d’un seul.

Un potentiomètre est une résistance variable mécanique montée en pont diviseur et relié à un convertisseur analogique numérique d’un microcontrôleur. La valeur numérique lue est proportionnelle à l’angle de l’axe.

Un doigt de métal se déplace sur un morceau de matériaux résistant (graphite). Il existe des boîtiers multi-tours, plus précis. Pour les plus courants, la tige de sortie ne fait pas un tour complet. Cela peut être un bon moyen de faire un capteur d’angle.

J’en ai utilisé pour seconder des servomoteurs dans un robot. Un servomoteur force pour faire respecter sa consigne mais, quand il ne peut pas la respecter, le robot doit le savoir. Ce genre de capteur est précieux, car peu sensible aux perturbations, peu couteux (par rapport aux roues codeuse), facile à mettre en œuvre et assez précis.

La précision de la mesure provient du montage mécanique, mais aussi de la précision du potentiomètre lui-même. Il est possible de mesurer les valeurs extrêmes du potentiomètre et ne pas prendre comme référence sa valeur nominal. L’idée est que la variation de l’erreur dans le temps est faible, par rapport à l’erreur de base elle-même (dû aux moyens de fabrication).

Par contre, de part la nature mécanique du montage et du frottement, un tel système ne doit pas être très durable.

Multi-boutons

Il est possible de lire l’état de 6 boutons avec une seule entrée convertisseur analogique/numérique.  En mettant en série 8 résistances, on crée un grand diviseur de tension (0V, 1V, 2V, 3V, 4V, 5v par exemple). Chaque bouton poussoir met en contact un des points de l’échelle. La lecture de la valeur de la tension mesurée donne le bouton pressé. Par contre, on ne peut détecter qu’un seul bouton appuyé à la fois.

Il est possible de détecter plusieurs boutons avec une échelle “R2R”, qui est aussi utilisée pour faire des convertisseurs numérique analogique. L’idée est d’avoir une échelle de tension comme 0, 2.5V, 1.25V, 0.625V (avec des poids de résistance multiple de 2n). Même avec ces tensions additionnées, on peut retrouver quels boutons sont appuyés. Par exemple, si on lit 1.875V, cela ne peut être que la connexion de 1.125V+0.625V.

La limite typique est autour de 8, ensuite, il y a un problème de précision des résistances (28 = 256 soit une précision de 1/256 ce qui revient à une précision inférieure à 1% pour chaque résistance).

Comment choisir les valeurs

Les résistances ne sont jamais parfaites. Il y a toujours des effets inductifs parasites, tout comme un fil. Cet effet inductif est faible donc cela ne se voit qu’à haute fréquence (signal de fréquence bien au-delà du Mhz).

Cela veut dire qu’une résistance voit sa valeur résistive augmenter avec la fréquence. Cette inductance parasite dépend en gros de la taille de l'élément, plus il est gros, plus l’effet est présent. Plus le courant est important et varie fortement, plus l’effet se fait sentir également (U=Ldi/dt, la tension aux bornes de la bobine est proportionnel aux variations de courant, et à l'inductance parasite).

Comment choisir la valeur des résistances quand on a le choix ? On cherche à diminuer la consommation du circuit (augmentation des valeurs), diminuer l’influence de parasites (diminution des valeurs).

Évitez d’avoir 36 valeurs différents pour une même carte, permet de gérer une liste de composants plus petite, il existe des “séries” de valeurs, plus ou moins courantes et donc + ou – chère.

Voila pour notre petit tour dédié à l’usage des résistances dans des montages principalement numériques. En résumer, nous venons de voir que les résistances avaient une grandeur en Ohms, mais aussi une puissance de dissipation maximale, et l’existence de leur résistance/inductance parasite.

Vous pouvez retrouver une activité normale (comme regarder les réseaux sociaux).

(images Wikipédia et personnelle)

  • # toute résistance est … ah on l'a déjà fait.

    Posté par (page perso) . Évalué à 10.

    Excellent journal, très bien écrit et très clair.

    Ça change des journaux sur Linux :)

    Sérieusement, merci!

    • [^] # Re: toute résistance est … ah on l'a déjà fait.

      Posté par . Évalué à 3.

      Quelques petites coquilles :

      On peut aussi s’en servir pour mesurer de faible s variation s de résistance d’une résistance variable, ou encore de faible s variation s de consommation
      Cela détermine la vitesse de la connections connexion possible
      Cela créé crée un diviseur de tension
      surtout au niveau des entré e s/sorties
      à la recherche d'élément s fiable s et peu coûteux
      La valeur numérique lue est proportionnel le à l’angle
      avec une seul e entrée convertisseur
      La lecture de la valeur de la tension mesuré e
      une échelle “R2R”, qui est aussi utilisé  e
      Même avec ces tensions additionné e s
      la tension au x borne s de la bobine est proportionnel le au x variation s de courant
      une liste de composants plus petite s
      une puissance de dissipation maximal e

      Sinon, effectivement, article sympa.
      Merci

    • [^] # Re: toute résistance est … ah on l'a déjà fait.

      Posté par (page perso) . Évalué à 5.

      Merci aussi pour ce journal qui me semble complet, sur un sujet dont je réalise que je serais heureux de mieux l’appréhender !

      Je ne partage pas complètement l’avis de jseb sur la clarté par contre. J’ai l’impression que l’essentiel est fait mais qu'il reste encore un peu de travail de vulgarisation : en l’état ce texte me semble être encore trop jargonnant, et constituer surtout un (très bon) rappel à l’intention de celles et ceux qui ont déjà de bonnes bases.
      Ne possédant pas (ou plus, pour être exact) ces bases, je rame beaucoup.

      En conclusion, je trouve que cette synthèse aurait sa place un wiki participatif. Ce que je pense qu'il faut y ajouter pour qu’elle gagne en accessibilité, et c’est beaucoup de travail (je ne promets même pas d’y participer, et puis ça n'a rien d'urgent ! :-) :

      • des liens vers chaque sujet (définition de la différence de potentiel, de l’impédance, RS232…)
      • compléter les schémas avec des équations et des valeurs. En fait, ça pourrait devenir des schémas interactifs réalisés avec bokeh ?
      • ça serait chouette d'avoir un rendu bokeh sur linuxfr non ?
  • # V ?

    Posté par (page perso) . Évalué à 2.

    P = V²/R pour une résistance
    Que représente V ?

    « Il n’y a pas de choix démocratiques contre les Traités européens » - Jean-Claude Junker

    • [^] # Re: V ?

      Posté par (page perso) . Évalué à 2.

      La tension (notée U dans toutes les autres équations, pourquoi un V ici?).

    • [^] # Re: V ?

      Posté par . Évalué à 6.

      Il faut lire U, la tension. P = U.I = R.I.I = R.I² = R.U²/R² = U²/R
      V est parfois confondu avec U dans les relations électriques. En toute rigueur, V est le potentiel électrique en un point du circuit ; la tension étant une différence de potentiels (V1 - V2, exprimé en volts), la relation reste homogène.

  • # The obligatory XKCD reference

    Posté par . Évalué à 10.

    nerd_sniping

  • # image manquante

    Posté par . Évalué à 10.

    Il manque des exemples de potars. Ils ne sont pas a grand axe. C'est plus pour faire des réglages :
    Potar

    "La première sécurité est la liberté"

  • # Vidéo sur la résistance

    Posté par . Évalué à 7.

    Chouette, l'électronique va devenir à la mode sur Linuxfr ? un journal sur la résistance & en même temps une dépêche en cours de rédaction sur l'oscilloscope :)

    Une vidéo en français relativement complète sur la résistance : 106 - Guide ultime du débutant : la résistance.

  • # Analogie

    Posté par (page perso) . Évalué à 5.

    la tension (qui est un potentiel comme la gravité)

    Dans cette exemple, c'est la hauteur de chute qui est le potentiel.
    Plus l'objet est placé haut, plus son potentiel est important : il va « tomber plus fort » en cas de chute (le potentiel reste le même si l'objet est retenu en haut. C'est un potentiel, pas une réalisation).

    La meilleure analogie reste l'écoulement de l'eau dans des tuyaux ou rivières. On peut facilement rendre visualisable les notions de courant et de tension.

    • [^] # Re: Analogie

      Posté par . Évalué à 3.

      C'est ce que je fais.

      "La première sécurité est la liberté"

    • [^] # Re: Analogie

      Posté par . Évalué à 6.

      La tension n'est pas un potentiel mais ne différence de potentiel entre deux points.

      • [^] # Re: Analogie

        Posté par . Évalué à 5.

        Comme une hauteur de chute d'eau dans le champ de la gravité.

        "La première sécurité est la liberté"

        • [^] # Re: Analogie

          Posté par . Évalué à 8.

          Oui mais la phrase originale est un peu maladroite.

          (qui est un potentiel comme la gravité)

          La gravité n'est pas un potentiel, c'est une force. Et cette force génère un potentiel si on considère deux altitudes différentes. Mon eau en haut du barrage contient de l'énergie potentielle à la fois parce que le barrage a un haut et un bas, et que la gravité existe.

          Mais la gravité n'est pas un potentiel, non.

          • [^] # Re: Analogie

            Posté par . Évalué à 8.

            Si on doit pinailler…

            La gravité est un champ, non une force…Ce champ génère une action sur des objets ayant une masse (grave), la force de gravitation. Des objets physiques n'ayant pas de masse dans un champ de gravité ne subissent pas la force gravitationnelle et pourtant la gravité existe.
            La force de gravitation dérive d'une énergie potentielle.

            Dans un champ de gravité uniforme orienté de haut vers le bas, un objet massique aura une énergie potentielle croissante avec la hauteur (pour déplacer une masse vers le haut, je dois fournir un travail que la masse récupère sous forme d'énergie potentielle). Du fait qu'il existe cette variation, l'objet subit une force d'attraction vers le bas.
            L'eau en haut du barrage a une énergie potentielle plus grande que si elle était en bas.
            Cette énergie potentielle est présente parce que l'eau a une masse volumique et qu'il existe un champ de gravitation.
            La gravité dérive d'un potentiel (potentiel de gravité).

            Par analogie avec la gravité, le potentiel électrique dérive d'un champ électrique. Ce champ électrique exerce une force sur des objets physiques chargés.
            Si on imagine un champ électrique uniforme orienté de haut vers le bas, un objet chargé positivement aura une énergie potentielle croissante avec la hauteur. Du fait de cette variation, l'objet (chargé positivement) subit une force vers les potentiels les plus faibles. Cette énergie est présente parce que l'objet est chargé et parce qu'il existe un champ électrique.

            • [^] # Re: Analogie

              Posté par . Évalué à 3.

              Des objets physiques n'ayant pas de masse dans un champ de gravité ne subissent pas la force gravitationnelle et pourtant la gravité existe.

              C'est plus compliqué que ça, non ? Il me semble que le photon n'a pas de masse, & pourtant la lumière est bien déviée par la force gravitationnelle !?

              • [^] # Re: Analogie

                Posté par . Évalué à 2.

                pourtant la lumière est bien déviée par la force gravitationnelle !?

                Elle va pas toujours en ligne droite, gravitation ou pas ??
                (alors oui, seulement dans un milieu homogène, et la gravité peut rendre le milieu hétérogène).

                • [^] # Re: Analogie

                  Posté par (page perso) . Évalué à 10.

                  Sauf erreur, l'espace-temps est déformé par le trou noir (gravitation) et la lumière se déplace en ligne droite dans cet espace-temps.

                • [^] # Re: Analogie

                  Posté par (page perso) . Évalué à 1. Dernière modification le 21/11/16 à 18:16.

                  Elle va pas toujours en ligne droite, gravitation ou pas ??

                  Niet. C'est d'ailleurs la source de l'effet de lentille gravitationnelle et de celui du cisaillement gravitationnel.

                  Par contre je ne me souviens plus du tout sous quel prétexte le trajet des photons est perturbé par la gravitation.

            • [^] # Re: Analogie

              Posté par . Évalué à 3.

              Merci pour cette explication claire et précise. Loin d'être du pinaillage, celle-ci permet d'affiner l'analogie entre eau et électricité. C'est loin d'être du pinaillage, je suis vraiment ravi de t'avoir lu.

            • [^] # Re: Analogie

              Posté par . Évalué à 2.

              Autant trouver une analogie pour la tension est facile avec la hauteur de la chute d'eau. Pour le courant, c'est une histoire de débit.

              Pour la résistance, j'ai eu un peu de mal à voir la meilleur analogie : c'est une voix plus "étroite" ? il faut plus de tension pour faire passer plus de courant ?

              Si on en mets 2 en parallèles, le débit double, c'est ok. Mais 2 en série ? Cela ne fait pas grand chose sur un court d'eau, non ?

              "La première sécurité est la liberté"

              • [^] # Re: Analogie

                Posté par . Évalué à 1. Dernière modification le 21/11/16 à 12:07.

                Pareil, j'ai un peu de mal avec la résistance.

                Elle génère une ddp donc ce serait un barrage ? Et 2 barrages en série, sont bien équivalents à 1 barrage de la hauteur des 2. Par contre, 2 barrages en parallèle je vois pas trop (surtout si ils n'ont pas la même hauteur !).

                En fait pour moi, le courant c'est le débit (c'est même la définition exacte : nombre d'électron par seconde), et la tension c'est la "force" de chaque électron. C'est moche dit comme ça, mais en tous cas ça me parle. Sous forte tension, on chopera plus d'énergie d'un même électron. Et la résistance diminue cette "force".

                Du coup, on pourrait peut-être faire une analogie de la tension avec la vitesse de l'eau ?

                • [^] # Re: Analogie

                  Posté par . Évalué à 3.

                  Du coup, on pourrait peut-être faire une analogie de la tension avec la vitesse de l'eau ?

                  Pas du tout non, c'est vraiment une différence de potentiel; Donc, c'est vraiment la hauteur de la chute d'eau (cf le thread).

                  Il faudrait faire une équation au dimension pour trouver le R = U/I.

                  Pour le barrage, c'est clairement un condensateur, avec stockage des charges.

                  Pour la résistance, j'avais penser à une "pente", mais une pente plus forte n’accélère pas forcément le débit (pente pour la chute de potentiel à ses bornes).

                  "La première sécurité est la liberté"

                  • [^] # Re: Analogie

                    Posté par . Évalué à 1.

                    Bin la vitesse c'est aussi une énergie potentielle, sous forme d'énergie cinétique. Si tu as un moulin à eau à faire tourner, tu peux soit envoyer bcp d'eau à petite vitesse (gros courant, faible tension), ou peu d'eau, mais à très fort pression (ah ? ou alors la pression plutôt que la vitesse ?) (petit courant, haute tension), le tout pour une même puissance.

                    Bref, ça reste tout de même pas évident de faire une analogie avec l'eau. En tous cas j'en ai pas trouvé une tout à fait satisfaisante.

                    • [^] # Re: Analogie

                      Posté par . Évalué à 3.

                      L'analogie est complètement valide, le problème ne concerne que la résistance. On a pas besoin de la pression, car l'eau est incompressible.

                      Ce qui compte d'un point de vue puissance, c'est réellement la hauteur de la chute d'eau, et la largeur du tuyau (~le débit), c'est le principe de n'importe quel barrage hydroélectrique.

                      "La première sécurité est la liberté"

                  • [^] # Re: Analogie

                    Posté par . Évalué à 2. Dernière modification le 24/11/16 à 14:09.

                    Est-ce qu'on ne pourrait pas dire qu'une résistance est un bouchon qui laisse passer une partie de l'eau dans un tuyau? Je ne parle pas d'un bouchon de bouteille de vin mais plutôt d'un filtre qui ralenti le débit d'eau dans un entonnoir, ou d'un bouchon de cheveu dans la douche (désolé pour l'image cracra). Un tel bouchon ralenti le débit pour une tension donnée. Il y a bien une "résistance" au passage de l'eau. Pour garder un débit constant en présence du bouchon, il faut appliquer une tension plus importante. L'eau s'accumule en amont du bouchon. Cela permet-il d'expliquer la chute de tension aux bornes de la résistance? Corrige-moi si je me trompe, c'est juste une idée comme ça.

              • [^] # Re: Analogie

                Posté par . Évalué à 3.

                Pour la résistance, j'ai eu un peu de mal à voir la meilleur analogie : c'est une voix plus "étroite" ? il faut plus de tension pour faire passer plus de courant ?

                La meilleure analogie ne serait-elle pas sa propre définition : un frottement ? Il me semble bien que la loi U = R . I n'est que la forme intégrale d'une loi différentielle qui exprime le frottement que subit la charge en traversant le conducteur. Pour l'analogie avec l'intensité du courant comme débit (la vitesse de déplacement des charges dans le milieu) par rapport à la gravitation : prendre une bille de plomb est la lâcher dans l'air, puis comparer avec la même expérience où elle doit traverser un milieu visqueux comme de la confiture. Dans la seconde elle ira moins vite, l'intensité est plus faible bien que la tension soit la même (même hauteur de chute, même différence de potentiel gravitationnel) car la résistance du milieu est plus grande.

                Après avec la gravitation, il y a ce résultat marrant : en l'absence de frottement (dans le vide) une plume de 1g et un poids de 1kg tombe au sol en même temps si on les lâche de la même hauteur avec la même impulsion. Résultat bien connu depuis Galilée, qui est le point de départ de la théorie de la gravitation d'Einstein, mais que la plupart des personnes ont du mal à accepter. Je me souviens d'une série d'articles du Canard Enchaîné où les auteurs s'évertuaient à vouloir prouver le contraire, sans jamais réussir à comprendre qu'ils expérimentaient la résistance de l'air et non une propriété physique du champ de gravitation.

                Sapere aude ! Aie le courage de te servir de ton propre entendement. Voilà la devise des Lumières.

                • [^] # Re: Analogie

                  Posté par . Évalué à 3.

                  Il y a une emmission US genre "myth buste", qui a fait tomber une plume et un morceau de métal dans une chambre à vide énorme. Les 2 tombent en même temps.

                  "La première sécurité est la liberté"

                  • [^] # Re: Analogie

                    Posté par . Évalué à 1.

                    Ça a été fait également dans l'émission On n'est pas que des cobayes dans une grande chambre à vide qui se trouve en Allemagne si mes souvenirs sont bons.

                • [^] # Re: Analogie

                  Posté par . Évalué à 4.

                  Attention, l'histoire du Canard c'est pas tout à fait ça, c'est même l'inverse en fait.

                  Claude Allègre (ministre de l'éducation nationale à l'époque) a dit que les 2 arrivent en même temps, que c'était élémentaire, et qu'il a fallut 2000 ans pour comprendre pourquoi. Le Canard s'est moqué de lui en disant qu'à cause du frottement, blablabla. Allègre répond que si ils avaient essayé, ils auraient bien vu que les 2 arrivaient en même temps.

                  Il aura fallut un prix Nobel de Physique pour lui expliquer que non, elles n'arrivent pas en même temps.

                  Sources :
                  - http://www.liberation.fr/societe/1999/03/06/des-boules-qui-rendent-maboul-boule-de-petanque-et-balle-de-tennis-laquelle-chute-le-plus-vite-la-po_266184
                  - http://www.agoravox.fr/actualites/politique/article/claude-allegre-un-etrange-36775

                  Sinon pour ceux qui ne se rappellent pas leurs cours de physique du lycée (oui qui n'y ont pas eu droit), la formule d'un corps qui tombe c'est x=1/2gt²

                  • g c'est une constante (sur terre au niveau de la mer, c'est 9,81. c'est ce chiffre qui est plus bas sur la Lune et qui fait que les Dupond et Dupont dansent sur la Lune)
                  • t c'est le temps (donc plus on attend, plus le corps tombe bas… jusque-là…)
                  • et c'est tout !!! vous voyez que la masse n'entre pas en compte dans la formule ? donc ça marche aussi avec un poussin et un sous-marin nucléaire Russe : les 2 arrivent en même temps :)

                  Et au passage, ça me rappelle une fameuse blague sur la Lada :
                  - Q : quelle est l'accélération maximale d'une Lada ?
                  - R : 9,81 m.s-²

                  • [^] # Re: Analogie

                    Posté par . Évalué à 2.

                    Attention, l'histoire du Canard c'est pas tout à fait ça, c'est même l'inverse en fait.

                    Merci pour ce rappel historique, ma mémoire m'a joué un tour sur le coup. Je croyais me souvenir que la polémique tournait autour de la chute dans le vide, et non sur l'effet de la résistance de l'air qui n'est pas identique selon la forme et la masse des corps.

                    Toutes mes excuses au Canard.

                    Sapere aude ! Aie le courage de te servir de ton propre entendement. Voilà la devise des Lumières.

                  • [^] # Re: Analogie

                    Posté par (page perso) . Évalué à 2.

                    Et au passage, ça me rappelle une fameuse blague sur la Lada :
                    - Q : quelle est l'accélération maximale d'une Lada ?
                    - R : 9,81 m.s-²

                    Pour ma part je trouve que c'est plutôt une blague sur ceux qui font des blagues sur les Lada, car 1 G c'est un véhicule qui arrache vraiment beaucoup. Mais alors vraiment beaucoup-beaucoup : 2,83 secondes pour passer de 0 à 100 km/h.
                    Une Ferrari « ordinaire » le fait en 4,5 secondes.

                    • [^] # Re: Analogie

                      Posté par . Évalué à 5.

                      La blague c'est qu'il n'y a qu'en chute libre que ça accélère vraiment une LADA.

                • [^] # Re: Analogie

                  Posté par (page perso) . Évalué à 3.

                  en l'absence de frottement (dans le vide) une plume de 1g et un poids de 1kg tombe au sol en même temps si on les lâche de la même hauteur avec la même impulsion.

                  $ ffplay -loop 0 http://www.astrosurf.com/luxorion/Documents/galileo-a15-hr.mpg

                  * Ils vendront Usenet^W les boites noires quand on aura fini de les remplir.

                  • [^] # Re: Analogie

                    Posté par . Évalué à 2.

                    Cette vidéo est un fake ! Les américains n'ont jamais posé les pieds sur la lune : on en trouve plein de preuves sur le nain ternet. :-P

                    Sapere aude ! Aie le courage de te servir de ton propre entendement. Voilà la devise des Lumières.

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