En STI2D, tu vas concevoir, dimensionner et analyser des systèmes réels : éclairage d'un bâtiment, moteur d'un robot, capteur d'une station météo connectée. À chaque fois, il y a de l'énergie électrique qui circule dans un circuit électrique — c'est-à-dire un ensemble de composants reliés entre eux par des conducteurs, formant une boucle fermée dans laquelle le courant peut circuler. Et pour décrire ce qui se passe, un outil est incontournable : la loi d'Ohm STI2D. Elle relie trois grandeurs que tu vas retrouver dans presque tous tes projets : la tension, l'intensité et la résistance. Dans cet article, on décortique la formule, les unités, le piège des conventions, et on l'applique à un cas concret de projet 2I2D. À la fin, tu sauras l'utiliser sans hésiter, en physique-chimie comme en enseignement transversal.
La loi d'Ohm : de quoi parle-t-on exactement ?
La loi d'Ohm s'applique à un dipôle — c'est-à-dire un composant électrique à deux bornes, comme une résistance, une lampe, un moteur ou un conducteur ohmique. Elle énonce que, pour un conducteur ohmique, la tension à ses bornes est proportionnelle à l'intensité du courant qui le traverse. Autrement dit : si tu doubles l'intensité, tu doubles la tension, tant que la résistance reste constante.
La formule s'écrit :
U = R × I
- U : la tension, en volts (V). C'est la « différence de potentiel » entre les deux bornes du dipôle. On la mesure avec un voltmètre branché en dérivation (en parallèle) sur le composant.
- I : l'intensité du courant, en ampères (A). C'est le débit de charges électriques qui traverse le composant. On la mesure avec un ampèremètre branché en série dans le circuit.
- R : la résistance, en ohms (Ω). Elle traduit l'opposition au passage du courant. Plus R est grande, plus le composant « freine » les charges.
On peut aussi écrire I = U / R ou R = U / I. Ces trois formes sont équivalentes : selon ce que tu cherches, tu choisis la plus pratique. C'est exactement le genre de formule que tu retrouveras dans notre fiche formules STI2D, à connaître par cœur.
Ce que la loi d'Ohm n'est pas
Attention à ne pas confondre avec la loi des mailles ou la loi des nœuds, qui décrivent respectivement la somme des tensions dans une maille fermée et la conservation de l'intensité aux nœuds d'un circuit. La loi d'Ohm, elle, ne concerne qu'un seul dipôle à la fois. Elle ne dit rien sur la façon dont les composants sont reliés entre eux : c'est le rôle des lois de Kirchhoff. En STI2D, tu utiliseras les deux ensembles, mais il faut bien les distinguer.
Schéma, mesure et pièges classiques
Imaginons un circuit simple : une pile de 9 V, un interrupteur, une résistance R, et un ampèremètre en série. Tu fermes l'interrupteur : le courant circule. Si tu mesures une intensité de 30 mA, soit 0,030 A, alors la résistance vaut :
R = U / I = 9 / 0,030 = 300 Ω
Ce petit calcul est typique de ce qu'on te demandera en TP ou en exercice. Mais plusieurs pièges guettent :
- Les unités : convertis toujours en unités SI avant de calculer. 30 mA = 0,030 A, pas 30 A ! Une erreur de conversion et tout s'écroule.
- La convention récepteur : pour un dipôle récepteur (qui reçoit de l'énergie), la flèche de tension est orientée en sens inverse de la flèche de courant. La loi d'Ohm s'écrit alors U = R × I avec des valeurs positives. Pour un générateur, la convention est inverse. En STI2D, on te demande souvent de respecter cette convention pour ne pas te tromper de signe.
- Les dipôles non ohmiques : une diode, une DEL ou un moteur ne suivent pas la loi d'Ohm telle quelle. Leur tension n'est pas proportionnelle à l'intensité. La loi d'Ohm ne s'applique qu'aux conducteurs ohmiques (résistances, fils, parfois filaments à température stabilisée).
Retiens bien : la loi d'Ohm est une relation locale, valable pour un composant donné, à une température donnée. Si la résistance chauffe, sa valeur peut varier — c'est le cas des thermistances, utilisées comme capteurs de température.
Application concrète : dimensionner une résistance de protection de LED
Prenons un cas typique de projet STI2D en spécialité Systèmes d'Information et Numérique (SIN) ou Énergies et Environnement (EE) : tu veux allumer une LED verte pour signaler l'état d'un système. Tu disposes d'une alimentation de 5 V, et la LED supporte une tension directe de 2 V pour un courant nominal de 20 mA. Sans résistance, la LED grillerait. Il faut donc calculer la résistance série adaptée.
Étape 1 : la tension aux bornes de la résistance. La maille est composée de l'alimentation, de la résistance et de la LED en série. D'après la loi des mailles, Ualim = UR + ULED. Donc UR = 5 − 2 = 3 V.
Étape 2 : l'intensité. En série, le courant est le même partout : I = 20 mA = 0,020 A.
Étape 3 : la loi d'Ohm. R = UR / I = 3 / 0,020 = 150 Ω.
Tu choisiras une résistance normalisée de 150 Ω (série E24). Ce calcul, tu le referas des dizaines de fois en projet. C'est aussi une excellente occasion de vérifier la puissance dissipée par la résistance : P = U × I = 3 × 0,020 = 0,060 W, soit 60 mW. Une résistance standard de 1/4 W (0,25 W) suffit largement. Ce raisonnement énergétique est central en STI2D, notamment pour l'analyse du rendement et de la consommation dans une démarche d'analyse du cycle de vie (ACV) ou de conformité à la RE2020 pour les bâtiments.
Si tu veux t'entraîner sur ce type de calcul, notre page exercices STI2D propose des énoncés corrigés. Et pour revoir les bases de l'électricité et de la mécanique, jette un œil à physique-chimie et maths STI2D.
Méthode de révision et lien avec l'épreuve 2I2D
En STI2D, la loi d'Ohm n'est pas un savoir isolé : elle sert dans l'épreuve 2I2D (Ingénierie, Innovation et Développement Durable), qui évalue ta capacité à analyser et concevoir un système pluritechnologique. Tu peux avoir à vérifier qu'un capteur délivre bien la tension attendue, à dimensionner une résistance de pull-up sur une entrée numérique, ou à estimer la consommation d'un actionneur. Voici une méthode simple pour ne plus te tromper :
- Identifie le dipôle concerné et vérifie qu'il est bien ohmique.
- Repère les grandeurs connues (U, I ou R) et convertis-les en unités SI.
- Choisis la forme de la loi d'Ohm adaptée à l'inconnue.
- Calcule puis vérifie l'ordre de grandeur : une résistance de quelques centaines d'ohms pour une LED, c'est cohérent ; 10 MΩ, beaucoup moins.
- Contrôle la puissance dissipée si le courant est important.
Pense aussi à relier la loi d'Ohm à la puissance électrique : P = U × I, et donc P = R × I² = U² / R pour un conducteur ohmique. Ces formules sont incontournables pour parler de rendement, de pertes par effet Joule, ou de dimensionnement de câbles. En spécialité Architecture et Construction, tu les retrouveras pour le choix des sections de conducteurs dans une installation. En Innovation Technologique, elles t'aideront à prototyper un objet connecté.
Pour aller plus loin sur les méthodes de travail et les autres matières du bac, le réseau AlloBac propose des ressources complémentaires. Et si tu veux comparer avec d'autres séries, AlloBac couvre aussi le bac général et les autres bacs technologiques.
Conclusion : la loi d'Ohm, ton outil de base en STI2D
La loi d'Ohm STI2D, c'est U = R × I. Trois lettres, trois unités, et une infinité d'applications : de la simple LED de signalisation au dimensionnement d'un réseau de distribution, en passant par l'analyse énergétique d'un bâtiment. Maîtrise-la, entraîne-toi à convertir les unités, respecte les conventions, et tu gagneras un temps précieux en TP comme en projet. C'est une brique fondamentale pour réussir l'épreuve 2I2D et, plus tard, pour aborder sereinement les métiers de l'ingénierie et du développement durable. Alors, prends ton multimètre, un générateur, quelques résistances : la meilleure façon d'apprendre l'électricité, c'est encore de la pratiquer.
