Les résistances sont des composants essentiels dans le domaine de l'électronique. Elles jouent un rôle crucial en limitant le courant électrique, en divisant la tension et en stabilisant les circuits. Dans cet article, nous explorerons les bases de la résistance électrique, y compris les unités de résistance, les symboles schématiques, les types de résistances, les montages en série et en parallèle, ainsi que l'utilisation des résistances variables telles que les potentiomètres.

Unités de mesure de résistance

La mesure de la résistance se fait en unités d'ohms (Ω), qui constituent la base pour quantifier la résistance électrique. Un ohm indique qu'une résistance permet à un courant d'un ampère de circuler lorsqu'une tension d'un volt est appliquée. Les valeurs de résistance varient considérablement, allant de fractions d'ohm à plusieurs mégohms, selon les exigences de l'application.

Symbole schématique

Le symbole schématique d'une résistance est un rectangle avec des terminaux aux extrémités. Ce symbole est utilisé dans les schémas électriques pour représenter la résistance dans un circuit.  Lorsqu'elle est modélisée sur un schéma, une résistance apparaît comme l'un de ces deux symboles :

                                                            Image 1 : Les symboles schématiques d'une résistance

Types de résistances

Il existe plusieurs types de résistances disponibles, chacun adapté à des besoins spécifiques. Les types courants de résistances comprennent les résistances à couche de carbone, les résistances à couche métallique, les résistances à film métallique, les résistances à fil bobiné et les résistances variables, également appelées potentiomètres.

Composition d’une résistance

Les résistances sont composées de matériaux ayant une haute résistivité électrique, tels que le carbone ou le métal. Lorsqu'un courant traverse la résistance, une partie de l'énergie électrique est convertie en chaleur, créant ainsi une opposition au passage du courant.

                  Image 2:  Intérieur de quelques résistances à film de carbone

NB :  À l'intérieur des résistances, un film de carbone est enroulé autour d'un isolant. Plus d'enveloppements signifie une résistance plus élevée.

Résistances variables (Potentiomètres)

En fonction des l’applications auxquelles elles serviront, les résistances ne doivent pas non plus être statiques. Alors il existe des rrésistances variables, appelées rhéostats. Elles sont des résistances qui peuvent être ajustées entre une plage de valeurs spécifique. Similaire au rhéostat est le potentiomètre. Ils sont souvent utilisés pour ajuster le volume, la luminosité ou d'autres paramètres dans des dispositifs électroniques.

Image 3 : Quelques modèles de résistances variables

Décodage des inscriptions sur une résistance

Les résistances portent généralement des marques colorées ou des chiffres pour indiquer leur valeur de résistance et leur tolérance. Le décodage de ces marques est essentiel pour sélectionner la résistance appropriée pour une application donnée.

                             Image 4 : Resistances de 4,7k,10k et 330ohms

Décodage des bandes de couleur de résistance

Le décodage des bandes de couleur est crucial pour sélectionner la bonne résistance pour un circuit donné. En comprenant le code couleur, vous pourrez facilement identifier la valeur et la tolérance d'une résistance.

• Résistances à quatre bandes

Dans les résistances standard à quatre bandes, les deux premières bandes indiquent les deux chiffres les plus significatifs de la valeur de la résistance. La troisième bande est une valeur de poids qui multiplie les deux chiffres significatifs par une puissance de dix.

La bande finale indique la tolérance de la résistance. La tolérance explique combien plus ou moins réel la résistance de la résistance peut être comparée à sa valeur nominale. Aucune résistance n'est faite à la perfection, et différents processus de fabrication entraîneront des tolérances meilleures ou pires. Par exemple, une résistance de 1 kΩ avec une tolérance de 5% pourrait en fait se situer entre 0,95 kΩ et 1,05 kΩ.

La dernière bande de tolérance est souvent clairement séparée des bandes de valeur, et généralement la couleur ‘argent’ ou la couleur or.

• Résistants de cinq et six bandes

Les résistances à cinq bandes ont une troisième bande numérique significative entre les deux premières bandes et bande multiplicatrice. Les résistances à cinq bandes ont également une gamme plus large de tolérances disponibles.

Les résistances à six bandes sont essentiellement des résistances à cinq bandes avec une bande supplémentaire à la fin qui indique le coefficient de température. Cela indique le changement attendu de la valeur de la résistance à mesure que la température change en degrés Celsius.

Table de code couleur de résistance

Voici la table de code couleur standard utilisée pour déchiffrer la valeur des résistances à l'aide des bandes de couleur :

Recherche de la puissance nominale d'une résistance

La puissance nominale d'une résistance indique la quantité de chaleur qu'elle peut dissiper sans être endommagée. Il est essentiel de choisir une résistance avec une puissance nominale appropriée pour éviter tout risque de surchauffe.

Montage

Les résistances peuvent être montées de différentes manières dans un circuit. Les montages les plus courants sont les résistances en série et en parallèle. En série, les résistances sont connectées bout à bout, tandis qu'en parallèle, elles sont connectées sur le même nœud du circuit.

• Résistances série et parallèles

Les résistances en série augmentent la résistance totale du circuit, tandis que les résistances en parallèle la diminuent. Comprendre comment calculer la résistance équivalente dans ces configurations est crucial pour la conception de circuits.

1. Montage série

                                    Image 5:  N résistances montées en série

La résistance totale ici fais la somme de toutes les résistances montées en série. Soit Rx la résistance totale de ce montage

Rx = R1+R2+…+R(N-1) +RN

1. Montage parallèle

                                  Image 6 : N résistances montées en parallèle

 Pour trouver la résistance totale, inversez chaque valeur de résistance, additionnez-les, puis inversez-la à nouveau

Soit Rp la résistance totale de ce montage

Si vous avez juste deux résistances en parallèle, leur résistance totale peut être calculée avec cette équation légèrement moins inversée :

Exemple d’application

• Limitation de courant

Un exemple fréquent d'application d'une résistance est dans un circuit LED pour limiter le courant qui traverse la LED. Lorsque vous utilisez une LED dans un circuit, il est essentiel de la protéger contre un courant excessif, car cela pourrait endommager la LED ou même la faire brûler.

Pour ce faire, vous pouvez utiliser une résistance en série avec la LED pour limiter le courant. La valeur de la résistance dépend de la tension d'alimentation et de la spécification de la LED. Vous pouvez utiliser la loi d'Ohm (V = I * R) pour calculer la valeur de la résistance nécessaire.

Supposons que vous ayez une LED rouge avec une tension directe de 2 volts et un courant de fonctionnement recommandé de 20 mA (milliampères). Si vous alimentez la LED avec une tension de 5 volts (courante pour Arduino ou Raspberry Pi), vous pouvez utiliser la loi d'Ohm pour calculer la valeur de la résistance :

  R = (Alimentation - V_LED) / I_LED

  R = (5V - 2V) / 0.02A

  R = 150 ohms

Vous devrez donc utiliser une résistance d’environ 150 ohms en série avec la LED pour limiter le courant à 20 mA.

• Diviseurs de tension

Les résistances sont couramment utilisées dans les diviseurs de tension pour obtenir des tensions spécifiques dans un circuit. Ces diviseurs permettent de créer des tensions de référence ou de réduire une tension à un niveau acceptable pour un composant électronique spécifique.

           Image 7 : Deux résistances en diviseur de tension

Deux résistances, R1 et R2, sont connectés en série et une source de tension Vin est connecté à travers eux. La tension de Vout au GND peut être calculé comme suit :

• Résistance de traction

La résistance de traction, également connue sous le nom de résistance de pull-up ou résistance de pull-down, est une configuration couramment utilisée dans les circuits électroniques pour définir le niveau de tension d'un signal lorsqu'il n'est pas activement piloté par une source externe.

Dans un circuit numérique, lorsque vous connectez un signal à un microcontrôleur, une carte logique ou un autre composant électronique, il peut exister deux états logiques : haut (HIGH) et bas (LOW). Cependant, dans certaines situations, le signal n'est pas toujours actif ou n'est pas directement piloté par une source externe. Dans de tels cas, la résistance de traction est utilisée pour définir le niveau logique du signal. Cela permet une détection précise des états logiques et d’éviter les problèmes de flottement ou de bruit indésirables qui pourraient survenir lorsque le signal n'est pas activement piloté. Ainsi elle garantie la fiabilité et la stabilité des systèmes électroniques.

                               Image 8 : Résistance de traction pull-up

Les résistances sont les éléments fondamentaux de l'électronique, permettant de contrôler le courant, diviser la tension et stabiliser les circuits. En comprenant les bases de la résistance électrique, vous serez en mesure de choisir et d'utiliser efficacement les résistances dans vos projets électroniques. Des résistances à couche de carbone aux potentiomètres, en passant par les résistances à film métallique, chaque type de résistance offre des caractéristiques uniques pour répondre aux besoins spécifiques des circuits