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La résistance

N'importe quel matériau peut devenir conducteur, c'est à dire laisser passer l'électricité. Mais chaque matériau le fait de plus ou moins bon coeur. Lorsque les électrons traversent un matériau, ils ne vont pas tout droit, et ne le traversent pas sans difficulté, en général. Au contraire, ils se cognent aux atomes du matériau dans lequel ils passent. La matière résiste donc au passage du courant.

On caractérise donc un matériau par sa résistance : plus un matériau laisse facilement passer le courant, plus petite est sa résistance. C'est le cas pour le métal, par exemple. Par contre, d'autres matériaux sont bien moins bons conducteurs : leur résistance est grande, parce qu'en passant, les électrons se cognent partout et sont ralentis.

Une résistance, placée sur un circuit électrique est en fait un morceau de matériau mauvais conducteur. Dans un tel matériau, les électrons sont ralentis, et perdent de leur énergie, en perdant de leur vitesse. Et cette énergie, ils la communiquent à la matière qu'ils traversent : c'est à dire qu'une résistance traversée par un courant électrique chauffe. On appelle cela l'effet Joule.

C'est ce qui est mis en jeu dans les lampes à incandescence : le passage du courant dans le filament de l'ampoule le fait chauffer, au point que celui-ci devient lumineux, c'est à dire incandescent ! C'est aussi le principe du chauffage électrique : on fait passer du courant dans une résistance, cela produit de la chaleur.

Il existe enfin des matériaux dit supra-conducteurs. Dans de tels matériaux, les électrons circulent comme s'ils étaient guidés par une autoroute qui passait entre les atomes. En général, cette propriété s'observe à basse température : les cristaux dans lesquels le courant passe ont des atomes qui bougent ainsi beaucoup moins, et qui ne se mettent pas en travers de la route des électrons.

Les matériaux supra-conducteurs sont très utiles, surtout pour générer de fort champs magnétiques : on a besoin pour cela de créer des courant très très forts. Or qui dit courants forts dit en fait grande dissipation de l'énergie par effet joule. Et on ne veut pas faire fondre les fils (ce qui arrive lorsqu'une grande intensité circule) ! Donc le mieux c'est qu'il n'y ait pas de résistance : c'est pour cela que les électro-aimants sont supra-conducteurs, lorsqu'on les veut très puissants.

Enfin, si on transporte le courant dans des lignes à hautes tension (plusieurs milliers de volts), c'est parce qu'ainsi, peu de courant y circule (c'est très relatif "peu", disons très peu par rapport à si on devait mettre du 220 V pour transporter le courant). Or qui dit peu d'intensité dit en fait moins de chocs entre les électrons et les atomes des fils. C'est à dire qu'il y a moins de chaleur dissipée, tout en transportant l'énergie quand même : il y a moins d'électrons qui passent, mais on les pousse beaucoup plus fort (c'est ça la tension).

Cependant, on pense sérieusement à utiliser des tuyaux supra-conducteurs enterrés pour transporter le courant, à l'avenir. Cela pose quelques petits problèmes (ils doivent êtres maintenus à des températures très basses), mais on y pense...

Mais l'électricité et les champs électriques ne constituent qu'une moitié de l'électro-magnétisme. Vous allez voir que les rapport qu'entretiennent le champ magnétique et le courant électrique sont très très étroits... commencez par comprendre les aimants.