Comment fonctionnent les résistances et leurs applications dans les circuits

Une résistance est un composant électronique courant qui limite l'intensité et la direction du courant. Les résistances fonctionnent en exploitant les propriétés résistives d'un matériau, c'est-à-dire sa capacité à bloquer le flux électrique. L'unité de résistance est l'ohm (Ω), et la valeur de la résistance dépend du type, de la forme et de la température du matériau. La valeur de la résistance est généralement identifiée par une bande de couleur ou un numéro, et différentes couleurs représentent différentes valeurs.

Les résistances sont largement utilisées dans les circuits. Elles peuvent réaliser des fonctions telles que le contrôle de courant, la division de tension, le filtrage, l'amorçage et l'adaptation. Le contrôle de courant est la fonction la plus basique d'une résistance. Elle peut ajuster l'intensité du courant selon la loi d'Ohm (V=IR), où V est la tension, I est le courant, et R est la résistance. Par exemple, s'il y a une alimentation de 5V et une résistance de $100Ω dans un circuit, le courant traversant la résistance est de 5V/100Ω=0,05A, soit 50mA. Si la résistance est remplacée par $200Ω$, alors le courant devient 5V/200Ω=0,025A, ce qui correspond à 25mA. De cette manière, l'intensité du courant peut être contrôlée en modifiant la valeur de la résistance.

Les résistances peuvent également être utilisées pour protéger d'autres composants dans le circuit. Par exemple, s'il y a une alimentation de 5V et une résistance de 1Ω dans un circuit, alors le courant à travers la résistance est de 5V/1Ω = 5A, ce qui peut être trop élevé, causant surchauffe ou endommagement du circuit. Pour éviter cette situation, vous pouvez ajouter une résistance appropriée au circuit, comme $100Ω$, alors le courant sera réduit à 5V/100Ω = 0,05A, soit 50mA, protégeant ainsi l'intégrité du circuit.

Les résistances peuvent également être utilisées pour diviser la tension, c'est-à-dire séparer une tension en deux ou plusieurs tensions différentes. Cela utilise la loi de division de tension des résistances, qui signifie que si il y a deux ou plusieurs résistances en série dans un circuit, la tension de l'alimentation sera distribuée à chaque résistance proportionnellement à la valeur de la résistance. Par exemple, si un circuit a une alimentation de 10V et deux résistances, une de 100Ω et une de 200Ω, alors la tension sur la résistance de 100Ω est 10V imes 100Ω/(100Ω+200Ω)=3,33V , la tension sur la résistance de 200Ω est 10V imes 200Ω/(100Ω+200Ω)=6,67V. De cette manière, vous pouvez obtenir deux tensions différentes pour des usages variés.

Les résistances peuvent également être utilisées pour le filtrage, qui consiste à supprimer le bruit ou les signaux parasites d'un circuit. Cela utilise une combinaison de résistances et de condensateurs ou d'inducteurs pour former un filtre passe-bas, passe-haut, passe-bande ou rejecteur de bande. Un filtre passe-bas ne laisse passer que les signaux de faible fréquence, un filtre passe-haut ne laisse passer que les signaux de haute fréquence, un filtre passe-bande ne laisse passer qu'une certaine plage de fréquences, et un filtre stop-bande bloque uniquement une certaine plage de fréquences. Par exemple, si un circuit a une résistance de 100Ω et un condensateur de 1μF en parallèle, alors le circuit est un filtre passe-bas, et sa fréquence de coupure est 1/(2pi RC) = 1,59kHz, c'est-à-dire que seuls les signaux en dessous de 1,59kHz peuvent passer, et les signaux au-dessus de 1,59kHz seront filtrés.

Les résistances peuvent également être utilisées pour le biaisage, c'est-à-dire pour fournir une tension ou un courant de fonctionnement stable à certains composants dans un circuit. Cela utilise la fonction de division de tension de la résistance pour fournir une tension ou un courant de biais approprié pour les transistors, diodes, amplificateurs opérationnels et autres composants du circuit afin de les maintenir dans des conditions de fonctionnement normales. Par exemple, s'il y a une alimentation de 10 V et une résistance de 100Ω dans un circuit, il y aura une tension de 10 V aux bornes de la résistance. Si la base d'un transistor est connectée à une extrémité de la résistance, alors la base du transistor aura une tension de 10 V, ce qui met le transistor en marche.

Les résistances peuvent également être utilisées pour l'adaptation d'impédance, c'est-à-dire que les résistances de différentes parties d'un circuit sont égales ou similaires afin d'augmenter l'efficacité et la stabilité du circuit. Cela tire parti des caractéristiques d'impédance de la résistance, qui détermine dans quelle mesure celle-ci bloque les signaux AC. L'impédance est également mesurée en ohms (Ω), et sa valeur dépend de la fréquence du signal ainsi que de l'inductance ou de la capacitance de la résistance. L'impédance d'une résistance peut être calculée à l'aide de la loi d'Ohm (V=IZ), où V est la tension, I est le courant, et Z est l'impédance. Par exemple, si un circuit a une source alternative de 10V et une résistance de 100Ω, le courant traversant la résistance sera de 10V/100Ω = 0,1A, indépendamment de la fréquence de la source. Si vous connectez une charge de 100Ω à une extrémité de la résistance, alors le circuit est adapté et le pouvoir fourni par l'alimentation peut être entièrement transféré à la charge. Si l'impédance de la charge n'est pas de 100Ω, alors le circuit est mal adapté, et une partie du pouvoir fourni par l'alimentation sera réfléchie, causant des pertes et des interférences dans le circuit.

En résumé, le principe de fonctionnement d'une résistance consiste à utiliser les caractéristiques de résistance du matériau pour limiter et distribuer le courant. Les résistances sont largement utilisées dans les circuits. Elles permettent de réaliser le contrôle du courant, la division de tension, le filtrage, l'amorçage, l'appariement et d'autres fonctions, facilitant ainsi la conception et l'optimisation des circuits. Comprendre le fonctionnement des résistances et les bases des circuits peut nous aider à mieux comprendre et utiliser les appareils électroniques.