Dans les tutoriels précédents, nous avons examiné les résistances, leurs connexions et utilisé la loi d’Ohm pour calculer la tension, le courant et la puissance qui leur sont associés. Dans tous les cas, la tension et le courant ont été supposés avoir une polarité, un flux et une direction constants, en d’autres termes, un courant continu ou CC. Mais nous pouvons également utiliser les résistances dans les circuits AC.

Il existe un autre type d’alimentation connue sous le nom de courant alternatif ou CA, dont la tension change de polarité, passant de positive à négative et vice versa au fil du temps, et dont le courant, par rapport à la tension, oscille d’avant en arrière. La forme oscillante d’une alimentation AC suit celle de la forme mathématique d’une “signe”, couramment appelée onde sinusoïdale. Par conséquent, une tension sinusoïdale peut être définie comme V(t) = V_max sin ωt.

Lorsque l’on utilise des résistances pures dans des circuits AC ayant des valeurs négligeables d’inductance ou de capacitance, les mêmes principes de la loi d’Ohm, les règles de circuit pour la tension, le courant et la puissance (et même les lois de Kirchhoff) s’appliquent comme pour les circuits résistifs CC. La seule différence cette fois est dans l’utilisation des quantités instantanées “pic à pic” ou “rms”.

Lors du travail avec des tensions et courants alternatifs AC, il est habituel d’utiliser uniquement des valeurs “rms” pour éviter toute confusion. La valeur rms ou de “racine carrée moyenne” d’une forme d’onde AC est l’équivalent efficace ou CC pour une forme d’onde AC. De plus, le symbole schématique utilisé pour définir une source de tension AC est celui d’une ligne “ondulée” par opposition au symbole d’une batterie pour CC, comme montré ci-dessous.

Représentation des Symboles de CC et CA

Les résistances sont des dispositifs « passifs », c’est-à-dire qu’ils ne produisent ni ne consomment d’énergie électrique, mais convertissent l’énergie électrique en chaleur. Dans les circuits CC, le rapport linéaire de la tension au courant dans une résistance est appelé sa résistance. Cependant, dans les circuits AC, ce rapport de tension au courant dépend de la fréquence et de la différence de phase ou de l’angle de phase ( φ ) de l’alimentation. Ainsi, lorsqu’on utilise des résistances dans des circuits AC, le terme Impédance, symbole Z, est généralement utilisé et nous pouvons dire que la résistance CC = impédance AC, R = Z.

Il est important de noter que lorsqu’elles sont utilisées dans des circuits AC, une résistance aura toujours la même valeur résistive, quelle que soit la fréquence de l’alimentation, du CC à des fréquences très élevées, contrairement aux condensateurs et aux inducteurs.

Pour les résistances dans les circuits AC, la direction du courant les traversant n’affecte pas le comportement de la résistance, donc il augmentera et diminuera à mesure que la tension monte et descend. Le courant et la tension atteignent leur maximum, tombent à zéro et atteignent leur minimum en même temps. C’est-à-dire qu’ils augmentent et diminuent simultanément et sont dits être « en phase », comme montré ci-dessous.

Relation de Phase V-I et Diagramme Vectoriel

Nous pouvons voir qu’à tout point le long de l’axe horizontal que la tension instantanée et le courant sont en phase, car le courant et la tension atteignent leurs valeurs maximales en même temps, c’est-à-dire que leur angle de phase θ est 0^o.  Ensuite, ces valeurs instantanées de tension et de courant peuvent être comparées pour donner la valeur ohmique de la résistance simplement en utilisant la loi d’Ohm. Considérons ci-dessous le circuit composé d’une source AC et d’une résistance.

La tension instantanée à travers la résistance, V_R est égale à la tension d’alimentation, V_t et est donnée par :

Le courant instantané circulant dans la résistance sera donc :

Comme la tension à travers une résistance est donnée par V_R = I.R, la tension instantanée à travers la résistance ci-dessus peut également être donnée par :

Dans des circuits AC séries purement résistifs, toutes les chutes de tension à travers les résistances peuvent être additionnées pour trouver la tension totale du circuit, puisque toutes les tensions sont en phase les unes avec les autres. De même, dans un circuit AC parallèle purement résistif, tous les courants de branche individuels peuvent être additionnés pour trouver le courant total du circuit, car tous les courants de branche sont en phase les uns avec les autres.

Puisque pour les résistances dans les circuits AC l’angle de phase φ entre la tension et le courant est zéro, le facteur de puissance du circuit est donné par cos 0^o = 1.0. La puissance dans le circuit à un instant donné peut être trouvée en multipliant la tension et le courant à cet instant.

Ensuite, la puissance (P), consommée par le circuit est donnée par P = Vrms Ι cos Φ en watts. Mais puisque cos(Φ) = 1 dans un circuit purement résistif, la puissance consommée est simplement donnée par P = Vrms Ι, le même principe que pour la loi d’Ohm.