MESURE DES PARAMÈTRES D’UN CIRCUIT

Maintenant que vous connaissez les composants de base d’un circuit électrique, voyons comment le vérifier et l’évaluer.

Vérifier un circuit électrique consiste le plus souvent à prendre des mesures de courant, de tension et de résistance. Dans l’exercice de votre métier d’électricien, vous serez souvent amené à effectuer ces mesures. Vous connaissez peut-être déjà un peu ces paramètres, mais en saisissez-vous bien toutes les subtilités? Savez-vous comment les mesurer? Quels sont les effets du courant, de la tension ou de la résistance dans un circuit? Dans ce chapitre, vous allez trouver des réponses à ces questions essentielles. Vous apprendrez à utiliser le multimètre, compagnon par excellence de l’électricien, pour mesurer des courants, des tensions et des résistances. Cet instrument à multiples fonctions regroupe au moins trois appareils en un. Apprendre à l’utiliser est la première étape dans l’apprentissage de la vérification d’un circuit électrique.

Courant électrique

Le courant électrique est un déplacement d’électrons libres, d’un atome à un autre, dans un circuit. On peut aisément le comparer au débit d’eau dans les canalisations d’un réseau. Dans le cas de l’eau, une différence de niveau ou de pression provoque la circulation dans les tuyaux. Plus la différence de niveau est grande, plus le débit d’eau est élevé. Par analogie, on dit que le courant électrique est provoqué par une différence de potentiel électrique (tension) entre deux points. Tout comme la pression fait circuler l’eau dans les tuyaux, plus la différence de potentiel est grande, plus il y a d’électrons qui se déplacent et plus l’intensité du courant est élevée. L’intensité du courant correspond donc à un débit d’électrons, c’est-à-dire à la quantité d’électrons qui circulent dans un conducteur pendant un intervalle de temps donné. Sans ce déséquilibre, c’est-à-dire sans tension, il ne peut y avoir de courant qui circule.

Sens conventionnel et sens électronique du courant

Dans l’analyse des circuits électriques, c’est le sens conventionnel du courant qui est toujours de mise. Rappelons que, par convention, le courant parcourt un circuit en partant du pôle positif vers le pôle négatif de la source. Ainsi, à moins d’indications contraires, nous utiliserons donc le sens conventionnel du courant dans ce guide. La figure ci-dessous présente un circuit où le courant circule dans le sens conventionnel.

Unité de mesure et symbole

L’unité de mesure de l’intensité du courant électrique est l’ampère (A). Le symbole pour la représenter est la lettre I (pour intensité). Par exemple, I = 12,5 A signifie que l’intensité du courant électrique est égale à 12,5 ampères. Plus souvent, on dira simplement que le courant est de 12,5 ampères. Bien qu’il soit déconseillé, l’anglicisme ampérage sert aussi à désigner l’intensité du courant électrique. Évitez de l’employer, autant que possible.

Un ampère correspond à un courant électrique transportant 6,24 milliards de milliards d’électrons par seconde!

Effets du courant

Bien que le courant soit un mouvement d’électrons dans une direction privilégiée, certains électrons suivent des chemins différents et s’entrechoquent. Les collisions et les frottements entre électrons produisent de la chaleur. C’est ce qu’on nomme «l’effet Joule». Il se produit en permanence et provoque l’échauffement des conducteurs (fils, câbles) et de toute charge électrique (moteur, luminaire, etc.) qui sont traversés par le courant. Plus l’intensité du courant est élevée, plus l’échauffement des composants est important. Cet effet peut s’avérer nuisible puisque la surchauffe d’un fil ou d’un câble électrique peut déclencher un incendie. Toutefois, cet effet thermique peut aussi être très utile dans diverses applications, comme les grille-pain, les bouilloires et les éléments chauffants des cuisinières. On s’en sert également pour porter à incandescence le filament des ampoules électriques.

Lorsqu’il circule dans un conducteur, le courant induit un champ magnétique autour du conducteur. Cet effet magnétique est mis à profit dans les sonneries, les relais, les moteurs, les génératrices et les transformateurs.

Formes du courant

Il existe trois formes de courant, caractérisées par leur déplacement et leur intensité, imposés par leur mode de production:

le courant continu (noté c.c.), dont l’intensité et le sens demeurent constants au cours du temps;
le courant alternatif (noté c.a.), dont l’intensité et le sens changent périodiquement (forme sinusoïdale);
le courant pulsatif, dont l’intensité change périodiquement, mais qui circule toujours dans le même sens.

Ampèremètre

On nomme ampèremètre l’appareil utilisé pour mesurer l’intensité du courant dans un circuit électrique. Dans les schémas, on le représente par le symbole normalisé. Il existe plusieurs types d’ampèremètres; certains sont analogiques (cadran à aiguille), d’autres sont numériques (affichage numérique), mais tous mesurent spécifiquement l’intensité. Vous pourriez recourir à ces appareils, mais pourquoi se passer de la flexibilité d’un appareil multifonctionnel comme le multimètre? La plupart du temps, vous utiliserez donc l’ampèremètre qui est intégré au multimètre. Bien qu’il en existe aussi plusieurs types, les multimètres numériques, à échelle manuelle ou automatique, sont les plus utilisés de nos jours. Toutefois, sachez qu’on ne mesure pas tous les paramètres électriques de la même façon, et qu’une erreur de branchement ou d’ajustement peut s’avérer fatale pour votre appareil, pour vos mesures et même pour vous! Dans les prochains paragraphes, nous examinerons les procédures à suivre pour utiliser la fonction ampèremètre d’un multimètre. Notez que ces procédures peuvent varier selon le modèle du multimètre.

Branchement de l’ampèremètre

Pour mesurer l’intensité du courant dans une portion de circuit, l’ampèremètre doit toujours être branché en série, de façon que la totalité du courant circule obligatoirement à l’intérieur de l’appareil. Pour ce faire, vous devez ouvrir le circuit en débranchant un élément à l’endroit où vous souhaitez mesurer le courant, puis le refermer en y connectant les fils de l’ampèremètre.

Le multimètre possède deux fils, un fil noir et un fil rouge, qui permettent de le raccorder à un circuit. Associé à la polarité positive (+), le fil rouge se branche à l’une des bornes des ampères, selon l’intensité du courant à mesurer. Associé à la polarité négative, le fil noir se branche à la borne commune (COM) de votre appareil. Cette polarité respecte le sens conventionnel du courant. Ce dernier entre donc par le fil rouge et sort par le fil noir.

Lorsque vous utilisez un appareil analogique, respectez-en bien la polarité, sinon vous risquez de l’endommager. Lorsque vous utilisez un appareil numérique, vous pouvez inverser sa polarité sans l’endommager, mais vous obtiendrez alors une valeur négative (le signe – vous indiquera que la polarité est inversée). Il est donc préférable de prendre l’habitude de bien respecter la polarité de l’ampèremètre.

Sélection de l’échelle des ampères

Sur la majorité des ampèremètres et des multimètres, on trouve deux bornes d’entrée, soit une première pour la mesure des petits courants et une seconde pour les courants plus importants. Avant de connecter le fil rouge d’entrée de votre ampèremètre à l’une des deux bornes, vous devrez donc faire un calcul préliminaire pour évaluer l’ordre de grandeur du courant à mesurer. Dans le doute, choisissez toujours la borne qui mesure les courants les plus élevés, sinon le fusible interne de votre ampèremètre risque de brûler (fondre).

Les multimètres à échelle manuelle proposent plusieurs échelles d’ampères, permettant ainsi une plus grande précision de lecture. Généralement, un commutateur (ou sélecteur) rotatif permet de choisir l’échelle appropriée. Prêtez-y une attention particulière, car l’interprétation et la précision des valeurs mesurées dépendent de l’échelle choisie.

Si vous disposez d’un appareil à échelle automatique (ou auto-range, en anglais), il suffit de sélectionner la position «ampère» et vous voilà prêt à prendre vos mesures. Cependant, faites attention à l’unité de la valeur affichée, qui peut être en microampères (µA), en milliampères (mA) ou en ampères (A), selon la position du commutateur d’échelle et de la borne dans laquelle est inséré le fil rouge.

Si vous utilisez un appareil à échelle manuelle, ce qui est le cas avec des appareils analogiques (à aiguille) et certains appareils numériques, vous devrez sélectionner vous-même l’échelle des ampères en fonction du calcul préliminaire que vous aurez fait. N’oubliez pas que l’échelle sélectionnée règle la valeur maximale que peut lire votre appareil sur cette échelle. L’échelle sélectionnée doit donc être toujours plus grande que la valeur à mesurer. Dans le doute, sélectionnez toujours l’échelle la plus élevée, puis diminuez-la doucement jusqu’à ce que vous obteniez une mesure convenable. Vos mesures seront d’autant plus précises que la valeur maximale permise par l’échelle sélectionnée sera proche de la valeur à mesurer. Par exemple, pour mesurer un courant d’environ 50 mA, on sélectionnera l’échelle 200 mA plutôt qu’une échelle supérieure.

Enfin, si vous mesurez un courant supérieur à l’échelle sélectionnée, votre appareil indiquera l’infini, généralement en affichant le symbole OL (de l’anglais over limit).

Sélection de la forme de courant

Enfin, il importe de bien vérifier la forme de courant (c.c. ou c.a.) que vous mesurez. Regardez attentivement les symboles sur votre appareil (CC, DC ou / CA, AC ou ) et sélectionnez le type du courant à l’aide du commutateur rotatif. Attention : si vous choisissez le mauvais type de courant, la mesure affichée sera erronée. Vous n’endommagerez cependant pas l’appareil.

Vérification du fusible

Un fusible interne protège votre ampèremètre contre les mauvais branchements ou les courants trop intenses. Avant d’entreprendre vos mesures, il est donc vivement recommandé de vérifier la continuité de ce fusible. En effet, l’ampèremètre possède une très faible résistance interne afin d’influencer le moins possible le reste du circuit. Si le fusible est rompu, la résistance de l’ampèremètre augmente et interfère alors avec le circuit, et fausse les mesures. Notez toutefois que la rupture du fusible de l’ampèremètre n’empêche pas le bon fonctionnement des autres appareils intégrés au multimètre (voltmètre, ohmmètre et vérificateur de continuité).

Pour vérifier la continuité du fusible interne, deux solutions s’offrent à vous:

Utilisez la fonction ohmmètre du même multimètre, représentée sur l’appareil par OHM ou le symbole Ω; branchez le fil rouge du multimètre dans la borne des ohms (Ω), entrez ensuite l’autre extrémité du fil rouge dans les bornes des ampères, l’une après l’autre.
Vérifiez la résistance à l’aide d’un autre multimètre (symbole Ω). Reliez les fils du second appareil à ceux de votre ampèremètre. Dans les deux cas, si le fusible est fonctionnel, le multimètre affiche une faible résistance (de 0,01 Ω à 2 Ω). Par contre, si le fusible est rompu, il affiche une grande valeur de résistance.

Pince ampèremétrique

Bien que l’ampèremètre soit spécifiquement conçu pour mesurer l’intensité du courant dans un circuit, son utilisation présente un inconvénient : on doit débrancher temporairement le circuit afin d’y introduire l’appareil. On utilise donc l’ampèremètre principalement pour mesurer des courants de faible intensité, comme ceux des appareils électroniques. Dans un contexte industriel, on a plus souvent recours à un autre appareil de mesure, la pince ampèremétrique. Très pratique, cette pince est utilisée pour mesurer des intensités de courant très élevées (supérieures à 10 A) sans qu’on ait à ouvrir le circuit. Le fonctionnement de la pince ampèremétrique met à profit les propriétés magnétiques du courant pour en mesurer l’intensité.

Son utilisation est relativement simple : il suffit d’enserrer un seul conducteur. Pour ce faire, ouvrez les deux leviers articulés de la pince et refermez-les autour du fil. Bref, en seul clic, le tour est joué ! Notez que certaines pinces sont munies de plusieurs échelles d’ampères, comme les ampèremètres, et que les mêmes procédures d’ajustement s’imposent.

Tension électrique

Comme vous l’avez vu précédemment, la circulation d’un courant électrique entre deux points ne se produit que s’il existe une différence de potentiel entre ces deux points. La tension représente la différence de potentiel électrique. Par analogie, on peut comparer la tension électrique à la différence de niveau ou de pression qui provoque l’écoulement d’un liquide dans un circuit hydraulique. Par exemple, dans une rivière ou un tuyau de plomberie, l’eau s’écoule toujours du point le plus haut vers le point le plus bas. Ainsi, contrairement au courant, la tension électrique doit toujours être mesurée entre deux points du circuit.

Unité de mesure et symboles

L’unité de mesure de la tension électrique est le volt, symbolisé par la lettre V. Pour représenter la tension, on utilise les lettres V ou E. Habituellement, on utilise la lettre V pour représenter la tension entre deux points d’un circuit, par exemple aux bornes d’un élément, et la lettre E pour désigner la tension aux bornes d’une source d’alimentation (E = VS).

Les expressions «différence de potentiel» et «force électromotrice» sont aussi fréquemment utilisées pour désigner la tension. Par contre, le terme voltage est un anglicisme qu’il est préférable d’éviter.

Effet de la tension

Dans un circuit électrique, à résistance égale, plus la tension est grande, plus l’intensité du courant (circulation des électrons) est élevée. De la même manière qu’une forte pression dans une canalisation peut provoquer une fuite d’eau, une trop grande tension dans un circuit électrique peut entraîner la formation d’arcs électriques.

Choix des conducteurs

La plupart des fils et des câbles conducteurs sont recouverts d’une gaine isolante capable de résister à une certaine tension. Si cette tension est dépassée, des arcs électriques risquent de se former entre les conducteurs, ce qui provoque des courts-circuits. Afin d’éviter cette situation, on doit choisir l’isolation des conducteurs en fonction de la tension qu’ils devront supporter. Selon le Code de l’électricité du Québec, la tension d’isolation minimale pour tout conducteur est de 300 V (sauf quelques rares exceptions). Cependant, il stipule aussi qu’on doit choisir l’isolation des conducteurs selon la plus haute tension présente dans le conduit dans lequel les conducteurs sont insérés.

Formes de tension

Puisque le courant dépend de la tension, il existe autant de formes de tension que de formes de courant. Les formes des tensions et des courants sont les mêmes : continu (c.c.), alternatif (c.a.) ou pulsatif.

Combinaison de sources de tension

Il est possible de relier les sources de tension en série ou en parallèle dans un circuit. Cela a pour effet de changer les caractéristiques originales (courant ou tension) des sources.

Sources de tension en série

En plaçant des sources de tension en série (l’une à la suite de l’autre) dans un circuit, on change la tension du circuit; les tensions des sources s’additionnent, à condition que leurs polarités contraires soient connectées ensemble. Dans le cas contraire, les tensions se soustraient. Ainsi, dans de nombreux appareils électriques usuels, on trouve très souvent des piles branchées en série. Dans cette configuration, l’intensité maximale de courant qui circule dans le circuit reste la même.

Sources de tension en parallèle

Lorsque des sources de tension sont reliées en parallèle, leur caractéristique, en ce qui a trait au courant, est modifiée. En effet, dans cette configuration, ce sont les courants générés par chacune des sources qui s’additionnent. Les polarités semblables doivent être bien connectées ensemble. Par contre, la tension du circuit reste la même.

Comment brancher des sources de tension en toute sécurité?

Attention! Lorsque vous placez des sources d’alimentation en parallèle, il est très important que vous vérifiiez si ces dernières sont de même tension. De plus, assurez-vous de bien relier les polarités semblables ensemble. Si vous ne respectez pas ces deux règles élémentaires, des courants de forte intensité circuleront à l’intérieur des sources, risquant de provoquer une explosion et des blessures graves. Pour éviter ce genre d’accident, utilisez toujours des conducteurs de couleurs différentes lorsque vous travaillez sur une source : selon les normes en vigueur, on connecte des fils rouges sur les bornes positives (+) et des fils noirs sur les bornes négatives (–).

Savez-vous que les piles AAA, AA, C et D, qui sont vendues dans le commerce, fournissent toutes la même tension, soit 1,5 V? Elles se distinguent uniquement par leur capacité à fournir un courant pendant une période de temps donnée. On mesure généralement la capacité d’une pile en ampères-heures (Ah). Par exemple, la capacité d’une pile AAA est de 1,25 Ah (elle peut fournir un courant de 1,25 A durant une heure, de 2,50 A pendant une demi-heure, etc.) tandis que celle d’une pile D est de 20,5 Ah. En règle générale, plus la pile est grosse, plus elle peut fournir de courant (puissance).

Voltmètre

La tension électrique se mesure au moyen d’un voltmètre. Sur les schémas des circuits, on le représente par le symbole normalisé.

Le multimètre possède un voltmètre intégré. Pour l’utiliser, n’oubliez pas de bien sélectionner la fonction voltmètre. Notez que la mesure de la tension est probablement la mesure que vous effectuerez le plus souvent dans la pratique de votre métier d’électricien.

La pince ampèremétrique possède aussi un voltmètre intégré. Toutefois, si vous voulez l’utiliser, ses pinces ne vous seront d’aucune utilité! Vous devrez la raccorder au circuit à l’aide de fils de mesure. Les procédures de branchement et de sélection des échelles sont alors identiques à celles du voltmètre.

Branchement du voltmètre

Comme la tension est une différence de potentiel électrique entre deux points, le voltmètre doit être branché en parallèle à la portion du circuit sur laquelle vous souhaitez prendre une mesure. L’appareil mesure ainsi la différence de potentiel entre les deux points. La figure ci-après illustre la façon de brancher un voltmètre dans un circuit électrique. Dans cet exemple, le voltmètre est placé en parallèle avec une résistance afin de mesurer la tension à ses bornes.

La tension mesurée aux bornes d’un composant ne peut jamais être plus élevée que la tension de la source d’alimentation du circuit!

Pour mesurer la tension, vous devez connecter le fil rouge dans la borne des volts de votre multimètre. Souvent, cette borne sert aussi pour la mesure des résistances, de la continuité et des diodes. Assurez-vous de respecter la polarité du voltmètre en reliant le fil rouge (+) à la borne positive du composant et le fil noir (– ou COM) à la borne négative. Notez que, dans les faits, la borne positive du composant correspond à un point de tension plus élevé que la borne négative.

Lorsque vous utilisez un voltmètre analogique (à aiguille), vous devez vous assurer de bien respecter la polarité des fils. Sinon, vous risquez d’endommager votre appareil. Lorsque vous utilisez un voltmètre numérique, cette précaution n’est pas essentielle. Toutefois, si vous ne respectez pas la polarité de votre appareil numérique, celui-ci indiquera une valeur négative. Dans tous les cas, il est donc préférable de respecter la polarité du voltmètre.

Sélection de l’échelle des volts

Les multimètres sont généralement munis de plusieurs échelles de volts. L’interprétation de la mesure affichée par votre voltmètre dépend donc de l’échelle choisie. Comme dans le cas d’une mesure de courant, il est donc préférable de faire un calcul préliminaire pour évaluer l’ordre de grandeur de la tension à mesurer. Les ajustements à réaliser pour vous assurer de la validité et de la précision de vos mesures sont similaires à celles prescrites dans le cas de l’ampèremètre. Vous devez donc suivre les mêmes procédures en utilisant l’échelle des volts (CC ou CA) inscrite sur le commutateur de votre appareil. De même, l’affichage sera différent selon que vous utilisez un multimètre à échelle automatique ou à échelle manuelle.

Sélection de la forme de tension

Comme dans le cas de l’ampèremètre, vous devez également sélectionner la forme de tension mesurée (c.c. ou c.a.) au moyen du commutateur de votre appareil. Attention : si vous vous trompez à cette étape, vous n’endommagerez pas l’appareil, mais la mesure sera erronée.

Contrairement à l’ampèremètre, le voltmètre possède une très grande résistance interne qui empêche le courant de le traverser. Cela évite que l’appareil affecte significativement la répartition des potentiels dans le reste du circuit. Toutefois, avant de prendre une mesure, vérifiez toujours les caractéristiques de tension maximale avec votre multimètre.

Attention à la catégorie d’isolation du multimètre!

Avant d’utiliser ou d’acheter un multimètre, vérifiez attentivement la catégorie d’isolation de ce dernier. Il en va de votre sécurité! Sachez, en effet, qu’on distingue quatre catégories d’isolation, notées I, II, III et IV selon la robustesse et la sécurité de l’appareil. Les appareils de catégorie I, ou sans mention de catégorie, doivent être utilisés unique- ment pour la mesure de circuits électroniques de faible puissance, tandis que les appareils de catégorie IV, les plus robustes et les plus sécuritaires, peuvent être utilisés pour vérifier la tension d’une ligne d’alimentation. Si vous ne respectez pas la catégorie d’isolation de votre multimètre, celui-ci pourrait exploser et vous causer des blessures graves. En règle générale, on recommande aux électriciens d‘utiliser des multimètres de catégorie IV. La catégorie de l’appareil est habituellement inscrite entre les deux bornes d’entrée du voltmètre. Une isolation de catégorie III est minimale dans le métier. Un multimètre de catégorie III peut mesurer une tension maximale de 1000 V.

Résistance électrique

La résistance électrique est la propriété physique que possèdent les éléments d’un circuit de s’opposer plus ou moins fortement au passage du courant. Tous les composants d’un circuit, comme les fils, les moteurs ou les ampoules, possèdent une certaine résistance. Certains composants électriques sont aussi spécifiquement construits pour s’opposer au passage du courant. On les appelle «résistances».

Par analogie avec la plomberie, on peut comparer la résistance électrique à un collier de serrage que l’on place sur un tuyau. À mesure que l’on serre le collier, le diamètre du tuyau diminue (augmentation de la résistance), ce qui provoque une diminution du débit d’eau (diminution du courant électrique). En d’autres mots, la résistance ralentit le courant électrique en s’opposant au déplacement des électrons.

Attention! Faites bien la distinction entre la résistance, la propriété physique de s’opposer au passage du courant (R), et une résistance (R), le dispositif qui possède cette propriété. L’anglicisme resistor est, quant à lui, à éviter. Pour représenter une résistance dans un schéma de circuits, on utilise les symboles normalisés.

Unité de mesure et symboles

La résistance électrique, propriété représentée par la lettre R, se mesure en ohms, unité symbolisée par la lettre grecque oméga (Ω). Par exemple, on écrit R = 1 Ω pour caractériser une résistance de 1 ohm.

Par définition, 1 ohm correspond à la résistance entre deux points d’un conducteur qui permet le passage d’un courant de 1 A sous une tension constante de 1 V. Cette définition laisse entrevoir la relation qui existe entre la résistance (R), la tension (V) et l’intensité du courant (I). Cette relation, connue sous le nom de loi d’Ohm, est une loi essentielle en électricité.

À un moment ou à un autre, vous risquez de voir le mot «conductance». Sachez que la conductance est l’inverse de la résistance. Elle représente donc la capacité d’un élément de faciliter le passage du courant. En d’autres mots, plus la résistance d’un composant est faible, plus grande est sa conductance, et vice-versa.

Effet de la résistance

Plus un élément est résistif (R augmente), plus le courant a de la difficulté à le traverser (I diminue). Ainsi, les éléments réputés bons conducteurs, comme les fils électriques, offrent une faible résistance et laissent passer facilement le courant, tandis que les éléments isolants offrent une grande résistance et limitent la circulation du courant. En s’opposant au passage du courant, la résistance génère plus de frottement et de collisions entre les électrons. Rappelez-vous que ce frottement produit de la chaleur, ce qui a pour effet de provoquer un échauffement des résistances et des éléments résistants (effet Joule).

Puissance de dissipation des résistances

Outre sa valeur en ohms (Ω), la résistance a une autre caractéristique importante que l’on doit prendre en compte lorsqu’on la choisit : sa puissance. On peut définir la puissance d’une résistance comme la capacité qu’a cette résistance de dissiper la chaleur. La puissance s’exprime en watts (W).

La taille d’une résistance renseigne sur sa puissance. En règle générale, plus une résistance est grosse, plus elle est puissante et plus elle peut dégager de chaleur. Notez que la puissance d’une résistance n’affecte en rien sa valeur en ohms. Ainsi, une résistance de 100 Ω dont la puissance est de 0,5 W a le même effet résistif dans un circuit qu’une résistance de 100 Ω dont la puissance est de 25 W. Cependant, étant plus puissante, la résistance de 25 W est capable de supporter un courant plus élevé et peut donc s’échauffer davantage.

Types de résistances

On divise habituellement les résistances en deux groupes : les résistances fixes, dont la valeur R est permanente, et les résistances variables, dont la valeur R peut être ajustée manuellement par l’opérateur. Chacun de ces groupes renferme plusieurs types de résistances.

Résistances fixes

La figure ci-dessous montre deux types de résistances fixes, l’une constituée de particules de carbone, l’autre, bobinée.

Résistances variables

Comme dans le cas des résistances fixes, on trouve des résistances variables au carbone et d’autres qui sont bobinées. Selon leur utilisation, on les nomme «potentiomètres » ou «rhéostats».

Des potentiomètres sont employés dans une multitude d’applications. On les utilise, par exemple, pour l’ajustement du volume sonore et de la fréquence des radios, pour le contrôle analogique de la vitesse de certains moteurs, ou pour le réglage de l’intensité lumineuse d’écrans ou de lampes halogènes.

Le symbole schématique d’un potentiomètre illustre bien son fonctionnement. On y voit les trois bornes (ou broches), dont un curseur (la borne centrale) qui peut être déplacé manuellement pour régler la valeur de la résistance. Ainsi, la position de la borne centrale détermine la valeur de la résistance. Pour mettre en circuit un potentiomètre ou un rhéostat, on connecte sa borne centrale B et l’une des broches A ou C. On peut aussi connecter ses extrémités (bornes A et C) pour obtenir une résistance fixe de la valeur maximale du potentiomètre.

Résistances bobinées ajustables

Il existe également un modèle de résistance de grande puissance ajustable. Comme les rhéostats, les résistances bobinées possèdent un curseur central, mais celui-ci doit être ajusté à l’aide d’un tournevis; on les emploie donc lorsqu’on n’a pas besoin de changer souvent la valeur de la résistance. Elles sont utilisées dans les mêmes applications que les résistances bobinées fixes. Supposons, par exemple, que vous ayez besoin d’une résistance de 18 Ω et que votre fournisseur habituel ne dispose que d’une résistance de 24 Ω ajustable. Il vous suffit simplement d’ajuster cette dernière à la valeur précise de 18 Ω (entre les bornes A et B).

Tolérance (précision)

Dans le commerce, vous trouverez une multitude de résistances caractérisées par leur valeur en ohms et leur puissance en watts. Toutefois, il peut y avoir une variation entre leur valeur réelle en ohms et la valeur indiquée par le manufacturier. Fixée par ce dernier, la tolérance (ou précision) représente le pourcentage de variation possible. Les tolérances les plus fréquentes sont de ±5 % et de ±10 %.

Avant d’insérer une résistance dans un circuit électronique, n’oubliez pas de prendre en compte sa tolérance. Cela vous évitera bien des erreurs! Pour ce faire, vous devez calculer les valeurs limites (minimale et maximale) que peut prendre la résistance. L’exemple suivant vous montre comment procéder pour les calculer.

Le manufacturier d’une résistance de 24 kΩ ayant une tolérance de 10 % garantit que la valeur réelle est comprise entre 21,6 kΩ et 26,4 kΩ. Un instrument de mesure permettra de connaître la valeur réelle.

Code de couleurs

Pour connaître facilement la valeur des résistances, on a habituellement recours à un code de couleurs. Imprimées sur une extrémité du boîtier de la résistance, des bandes de couleur indiquent sa valeur en ohms et sa tolérance. Le tableau qui suit permet de déterminer la valeur d’une résistance.

Voici le principe de fonctionnement du code:

Les deux premières bandes de couleur indiquent les deux premiers chiffres significatifs de la valeur de la résistance.
La troisième bande de couleur correspond à la bande multiplicatrice. Elle indique le facteur de multiplication, c’est-à-dire, plus simplement, le nombre de zéros à ajouter après les deux premiers chiffres.
La quatrième bande de couleur indique la tolérance (précision).

À titre d’exemple, la figure suivante montre l’utilisation du code de couleurs dans le cas d’une résistance de 27 kΩ ayant une tolérance de 10 %

Ohmmètre

L’appareil utilisé pour mesurer la résistance électrique d’un composant ou d’un circuit s’appelle «ohmmètre ». Dans les schémas des circuits, on le représente par le symbole normalisé. C’est le troisième appareil de mesure que contient le multimètre. Notez que la pince ampèremétrique possède aussi un ohmmètre intégré. Cependant, pour l’utiliser, vous devez y relier des fils de mesure.

Fonctionnement et branchement de l’ohmmètre

Pour mesurer correctement et de façon sécuritaire la résistance d’un composant, il est impératif de suivre ces deux règles élémentaires :

Ne mesurez jamais une résistance sur un circuit alimenté (sous tension). Cela peut endommager de façon définitive votre instrument en plus de vous causer de graves blessures.
Retirez toujours un composant de son circuit d’origine avant d’en mesurer la résistance. Sinon, les autres composants du circuit risquent de fausser votre mesure.

Pour brancher un ohmmètre, vous n’avez pas à vous soucier de la polarité des fils, comme vous devez le faire avec les deux autres appareils. Par contre, vous devez vous assurer que le fil rouge de l’appareil est bien inséré dans la borne signalée par le symbole OHM (Ω). Sur la plupart des appareils, une borne commune réunit la borne OHM (Ω) et la borne de tension (V). Voyez ci-après la façon de brancher correctement un ohmmètre pour mesurer la valeur en ohms d’une résistance.

Sélection et ajustement de l’échelle des ohms

Avant de prendre une mesure, il est toujours préférable de connaître la valeur approximative de la résistance que vous souhaitez mesurer. Vous savez maintenant que celle-ci peut être facilement calculée grâce au code de couleurs. Ainsi, vous pourrez, le cas échéant, sélectionner l’échelle des ohms appropriée sur votre appareil à ajustement manuel. Si vous utilisez un multimètre à échelle automatique, vous n’avez qu’à sélectionner la fonction ohmmètre (OHM ou Ω).

Lorsque vous lisez la valeur mesurée, vérifiez toujours l’échelle des ohms sélectionnée ou l’unité affichée sur l’écran, selon le modèle d’ohmmètre. N’oubliez pas que l’interprétation et la précision de la valeur indiquée dépendent de l’échelle sélectionnée. Si vous mesurez une résistance qui est plus grande que l’échelle sélectionnée, l’appareil vous indiquera une lecture de dépassement d’échelle, généralement par le symbole OL et par le chiffre 1.

Court-circuit et circuit ouvert

Les notions de court-circuit et de circuit ouvert sont essentielles en électricité. En tant qu’électricien, vous aurez en effet l’occasion de les utiliser fréquemment, en situation de dépannage, notamment. Des courts- circuits ou des circuits ouverts peuvent être à l’origine d’un mauvais fonctionnement des installations ou des équipements électriques.

Court-circuit

Un court-circuit est un chemin direct entre la borne positive (+) et la borne négative (–) d’une source d’alimentation. Sans résistance pour limiter le passage du courant, celui-ci devient brusquement illimité! L’augmentation du courant entraîne l’échauffement des conducteurs et risque de provoquer un incendie, s’il n’y a pas de dispositif de protection (fusible).

Pour détecter un court-circuit, vous devez débrancher la source d’alimentation et placer l’ohmmètre à l’endroit où la source de tension doit être raccordée. Si la valeur de résistance mesurée est sensée, il n’y a pas de court-circuit. Par contre, si vous observez une très faible résistance ou l’absence de résistance (R ≈ 0 Ω), il y a un court-circuit et vous devez alors en trouver la cause. Selon le circuit et le type de charge, l’expérience que vous aurez acquise vous permettra d’apprécier correctement une valeur raisonnable de résistance.

Circuit ouvert

Le circuit ouvert correspond à la situation inverse du court-circuit. Un circuit ouvert est un chemin coupé (interrompu) entre la borne positive (+) et la borne négative (–) de la source d’alimentation. Par conséquent, la résistance devient immensément grande et aucun courant électrique ne peut circuler. Bref, plus rien ne fonctionne, le moteur s’arrête, la lampe s’éteint, etc.

Pour détecter la présence d’un circuit ouvert, vous devez remplacer la source de tension par un ohmmètre et mesurer la résistance en sélectionnant l’échelle des ohms la plus élevée. Si l’ohmmètre indique un symbole OL ou 1, c’est qu’il y a un circuit ouvert ou que la valeur résistive est plus élevée que votre étendue d’échelle. Dans tous les cas, assurez-vous de la fiabilité de votre appareil.