Physique · 4 affiches · formule n° 49
La loi d’Ohm
La loi d’Ohm dit que, pour un conducteur ohmique à température constante, la tension à ses bornes est proportionnelle à l’intensité du courant qui le traverse. Le coefficient de proportionnalité est sa résistance.
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Calculer une tension, une résistance ou une intensité (loi d’Ohm)
Pour un conducteur ohmique : U en volts (V), R en ohms (Ω), I en ampères (A). La puissance dissipée P = U × I est donnée en watts.
Quatre styles
Les affiches
La même formule, le même dessin calculé, en Papier, Nuit, Bauhaus ou Tableau noir. En affiche, toile, plexiglas ou aluminium.
Ce que dit la formule
Pour un conducteur ohmique (une résistance, un fil métallique…) maintenu à température constante, la tension entre ses bornes et l’intensité du courant qui le traverse sont proportionnelles :
- : la tension (ou différence de potentiel) aux bornes du conducteur, en volts (V).
- : l’intensité du courant qui le traverse, en ampères (A).
- : la résistance du conducteur, en ohms (). C’est une constante positive, propre au conducteur et à sa température.
La relation suppose la convention récepteur : sur le schéma, la flèche de tension et celle du courant sont orientées en sens opposés. On l’utilise aussi sous les formes et .
Dans le Système international, l’ohm vaut un volt par ampère : .
Ce n’est pas une loi universelle. Elle décrit bien les métaux et les résistances du commerce, à température fixée. Elle ne s’applique pas à une diode, dont l’intensité croît exponentiellement avec la tension, ni telle quelle au filament d’une lampe à incandescence, dont la résistance augmente quand il chauffe. Les composants qui la vérifient sont dits ohmiques.
Un exemple
Une résistance de 220 Ω sous 5 V. L’intensité vaut
soit environ 22,7 mA. La puissance dissipée en chaleur (effet Joule) vaut , soit environ 0,113 W.
Deux résistances associées. Prenons et , alimentées sous 12 V.
- En série, le même courant les traverse et les tensions s’ajoutent : , donc , environ 0,133 A.
- En parallèle, elles ont la même tension et les courants s’ajoutent : , d’où et A.
L’association en parallèle a toujours une résistance plus petite que chacune des deux, l’association en série une résistance plus grande.
Pourquoi c’est vrai
La loi d’Ohm n’est pas un théorème : c’est une loi expérimentale, vérifiée avec une grande précision pour les métaux. On sait cependant expliquer pourquoi elle marche.
L’idée du modèle de Drude (1900). Dans un métal, le champ électrique accélère les électrons libres, mais ceux-ci subissent sans cesse des collisions qui leur font perdre cette vitesse acquise. Il en résulte une vitesse moyenne de dérive proportionnelle au champ, donc une densité de courant proportionnelle au champ : , où est la conductivité du matériau. C’est la forme locale de la loi d’Ohm.
Du matériau au fil. Pour un fil homogène de longueur et de section , le champ est uniforme : . Le courant est . En éliminant :
c’est-à-dire avec . La résistance croît avec la longueur et décroît avec la section, comme l’expérience le montre. Ce raisonnement explique la proportionnalité ; il ne prédit pas la valeur exacte de , qui demande la physique quantique des solides.
Série et parallèle découlent de la loi d’Ohm et des lois de Kirchhoff : en série, ; en parallèle, .
Un peu d’histoire
Le physicien allemand Georg Simon Ohm mène ses expériences en 1825 et 1826 et publie ses résultats en 1827 dans un livre, Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (« Le circuit galvanique traité mathématiquement »). Il mesurait le courant avec un galvanomètre dans des fils de longueurs différentes, alimentés d’abord par des piles voltaïques, puis par un thermocouple, plus stable. Il exprimait ses mesures par une relation de la forme , où est la longueur du fil testé : elle contient la loi moderne, la constante tenant compte du reste du circuit. Ohm s’est inspiré des travaux de Joseph Fourier sur la conduction de la chaleur.
Avant lui, dès 1781, Henry Cavendish avait observé une proportionnalité du même genre avec des tubes remplis d’eau salée, en estimant le courant par la décharge qu’il ressentait dans son propre corps. Il ne publia pas ces résultats, connus seulement après leur publication par James Clerk Maxwell en 1879.
L’unité de résistance du Système international, l’ohm, porte aujourd’hui le nom de Georg Ohm.
Ce que montre l’affiche
Le dessin trace les caractéristiques de dix résistances, de 10 à 100 Ω, pour des intensités de 0 à 0,1 A : ce sont dix droites qui passent toutes par l’origine, d’autant plus pentues que la résistance est grande. Quatre d’entre elles sont en couleur : 30 Ω et 60 Ω, puis les résistances que donne leur association, 90 Ω en série et 20 Ω en parallèle, calculées par le programme. Le dessin est calculé par des programmes écrits pour l’atelier, à partir de la formule elle-même ; l’affiche existe en quatre styles : Papier, Nuit, Bauhaus et Tableau noir.
Pour aller plus loin
- Les équations de Maxwell, qui décrivent les champs électrique et magnétique.
- La deuxième loi de Newton, utilisée dans le modèle de Drude pour le mouvement des électrons.
- La vitesse de la lumière, autre grande constante de l’électromagnétisme.
Sources : Loi d’Ohm (Wikipédia) (nouvel onglet), Ohm’s law (Wikipedia) (nouvel onglet), Ohm’s law (Encyclopædia Britannica) (nouvel onglet), brochure du SI (BIPM) (nouvel onglet).
Vérifiée par le calcul
Les contrôles de cette formule
Avant d'imprimer l'affiche, un programme met la formule à l'épreuve. Voici ce qu'il a calculé (dernier passage le 11 octobre 2026) ; si un seul de ces contrôles échouait, l'affiche ne serait pas produite. Notre méthode
- dimensions : ohm × ampère = volt (kg·m²·s⁻³·A⁻¹)[2,1,-3,-1,0] contre [2,1,-3,-1,0] (m, kg, s, A, K)
- dimensions : volt = watt par ampère[2,1,-3,-1,0] contre [2,1,-3,-1,0] (m, kg, s, A, K)
- série : U/I = R₁ + R₂ (lois de Kirchhoff, 2 000 tirages)écart relatif maximal 1.89e-14
- parallèle : U/I = R₁R₂/(R₁ + R₂) (lois de Kirchhoff, 2 000 tirages)écart relatif maximal 4.20e-16
- pont de Wheatstone équilibré : R = (100 + 200) ∥ (150 + 300) = 180 Ωobtenu 180, attendu 180, écart 0.00e+0 (tolérance 1e-12)
- dessin : 30 Ω et 60 Ω donnent 90 Ω en série et 20 Ω en parallèle
- contre-exemple : pour une diode, U/I change avec la tension (pas de loi d’Ohm)U/I = 1256659.5 Ω à 0,5 V et 10126.122 Ω à 0,7 V
Sources
Questions fréquentes
Quelle est la formule de la loi d’Ohm ?
U = R × I : la tension U (en volts) aux bornes d’un conducteur ohmique est égale à sa résistance R (en ohms) multipliée par l’intensité I (en ampères) du courant qui le traverse.
Comment calculer l’intensité avec la loi d’Ohm ?
On divise la tension par la résistance : I = U / R. Par exemple, une résistance de 220 Ω sous 5 V est traversée par environ 22,7 mA.
La loi d’Ohm s’applique-t-elle à tous les composants ?
Non. Elle vaut pour les conducteurs ohmiques à température constante, comme les résistances et les fils métalliques. Une diode ou un filament de lampe qui chauffe ne la suivent pas.
Comment calculer des résistances en série et en parallèle ?
En série, les résistances s’additionnent : R = R1 + R2. En parallèle, ce sont leurs inverses qui s’additionnent : 1/R = 1/R1 + 1/R2 ; ainsi 30 Ω et 60 Ω donnent 90 Ω en série et 20 Ω en parallèle.
Qui a découvert la loi d’Ohm ?
Le physicien allemand Georg Simon Ohm, qui l’a publiée en 1827. Henry Cavendish avait fait des observations voisines dès 1781, mais ne les avait pas publiées.



