Résistance et impédance

Cette page explique les concepts de résistance et d'impédance.

La résistance au mouvement des électrons varie en fonction des matériaux à travers lesquels circule le courant. Les matériaux qui offrent très peu de résistance, voire aucune, sont appelés conducteurs. Ceux qui freinent la circulation du courant ou s'y opposent fortement sont appelés isolants. Le degré de résistance dépend de la composition chimique des matériaux.

Tous les matériaux qui conduisent l'électricité sont dotés d'une mesure de résistance au flux d'électrons qui les traverse. La capacitance et l'inductance sont d'autres effets liés au flux d'électrons, dont sont dotés ces matériaux. L'impédance, qui inclut la résistance, la capacitance et l'inductance, est similaire au concept de résistance.

L'atténuation est également une mesure importante dans le domaine des réseaux. Elle est liée à la résistance au flux d'électrons et explique pourquoi un signal se dégrade lorsqu'il se déplace dans un conduit.

La lettre «R» représente la résistance et l'unité de mesure de la résistance est l'ohm (Ω). Ce symbole correspond à la lettre grecque oméga.

Les isolants électriques sont les matériaux les plus résistants au flux d'électrons qui les traverse. La matière plastique, le verre, l'air, le bois sec, le papier, le caoutchouc et l'hélium sont des exemples d'isolants électriques. Leur structure chimique est très stable et les électrons sont étroitement liés à l'intérieur des atomes.

En revanche, les conducteurs électriques facilitent la circulation des électrons. Les électrons les plus éloignés du noyau ne sont pas étroitement liés à celui-ci et peuvent se libérer facilement. À température ambiante, ces matériaux comptent un grand nombre d'électrons libres qui favorisent la conduction. L'ajout d'une tension électrique entraîne le déplacement des électrons, ce qui produit un courant.

Le tableau périodique classe en colonnes certains groupes d'atomes. Les atomes de chaque colonne appartiennent à une famille chimique donnée. Même si leur nombre de protons, de neutrons et d'électrons est différent, les électrons les plus éloignés du noyau ont des orbites et des interactions semblables à celles des autres atomes et molécules. Les meilleurs conducteurs sont les métaux tels que le cuivre (Cu), l'argent (Ag) et l'or (Au). Les électrons de ces métaux se libèrent facilement. La brasure tendre (mélange de plomb (Pb) et d'étain (Sn)) et l'eau ionisée sont d'autres exemples de conducteurs. Un ion est un atome dont le nombre d'électrons est différent du nombre de protons dans le noyau. Le corps humain est composé d'environ 70 % d'eau ionisée, ce qui signifie qu'il est, lui aussi, un conducteur.

Les semi-conducteurs sont des matériaux dans lesquels la quantité d'électricité qui circule peut être contrôlée de manière précise. Ces matériaux sont regroupés dans une même colonne du tableau périodique. Cette catégorie de matériaux comprend le carbone (C), le germanium (Ge) et un alliage, l'arséniure de gallium (AsGa). Le silicium (Si) est le semi-conducteur le plus important, car il constitue le meilleur circuit électronique microscopique.

Le silicium est très répandu ; il est présent dans le sable, le verre et un grand nombre de roches. La région s'étendant autour de San Jose, en Californie, est appelée Silicon Valley parce que l'industrie informatique à base de puces de silicium a démarré à cet endroit.

Au cours de l'activité de TP, les étudiants vont apprendre à mesurer la résistance et la continuité.

Au cours de l'activité de média interactive, ils vont apprendre à identifier les caractéristiques de résistance et d'impédance de différents matériaux.

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