Le rhéostat électrique

Un rhéostat est une résistance variable principalement utilsiée dans les laboratoires d'électricité et d'électronique. Son équivalent dans les montages électroniques est le potentiomètre, les notions théoriques sont strictement les mêmes. Dans l'industrie, les rhéostats sont utilisés pour limiter le courant circulant dans l'enduit d'un moteur à courant continu lors du démarrage.

Deux types sont utilisés, soit linéaire, soit à plots. Dans ce dernier cas, le rhéostat est constitué de spires collées les unes contre les autres, la variation se fait par saccade avec des valeurs discrètes de résistance correspondant à chaque position. Le type de résistance peut-être au carbonne, bobinées à pièces jointives et isolées.

Un rhéostat est constitué d'un réglage (rotatif ou linéaire) et de 3 bornes (certains modèle n'en utilisent que deux): deux noires avec la valeur maximum et une troisième qui va reprendre une partie de la résistance totale suivant le réglage (rouge le plus généralement). Il est caractérisé par sa résistance totale mais aussi par leur puissance maximale ou leur courant maximal. Exemple: un rhéostat de 10.000 , 1,5 mA ne pourra supporter sur la totalité des spires que 10.000 * 1,5 * 10 ³ =15 volts et évidemment moins sur une partie des spires.

Pour éviter toute destruction, procédez comme ci-dessous:

1. Utilisation en résistance variable (deux bornes utilisées): alimentez le rhéostat par les deux bornes voisines et poussez le curseur à l'extrémité opposée pour avoir la résistance maximum au départ.

2. Utilisation en potentiomètre (trois bornes). Appliquez la tension aux deux bornes noires, pour une tension continue, la référence de potentiel (la masse) sera reliée à la borne noire correspondant à la troisième borne rouge. Au départ, placez le curseur doit être du coté de la borne rouge (qui aura une tension nulle).

Théorie du montage potentiométrique.

Dans de nombreux montages électroniques, on emploie le montage potentiométrique encore appelé diviseur de tension car (A VIDE, sans charge externe), la tension variable vaut , sur un montage théorique (en laissant les deux bornes U non connectée), le courant traversant R1 et R2 est le même et vaut . Par conséquent, U (à vide) qui vaut R2 * I vaudra .

Dans les montages standards, les bornes sont reliées à une charge externe, ce qui va modifier la valeur de la tension U entre les bornes A et B. Reprenons notre montage et adaptons la loi de Thévenin. Notre réseau linéaire n'est constitué que d'une source U0 et de deux résistances R1 et R2. Si nous court-circuitons U0, R1 et R2 sont en parallèle, soit: . 

Ce qui donne en schéma abrégé:  avec Rab la résistance calculée ci-dessus et Uab récupéré par la formule 

Maintenant que nous avons allégé notre schéma, il ne nous reste plus qu'à adapter la formule en fonction de la résistance externe R, soit U=U_AB=RI avec (les deux résistances sont maintenant en série, leurs valeurs s'additionnent).

 

Ce qui donne finalement  (U_ab est la tension à vide ci-dessus) ou même 

On va encore clarifier notre formule électrique en postulant R1 + R2 = Rp (résistance totale du rhéostat) et n = R2/ (R1+R2) comme rapport de potentiomètre avec n compris entre 0 (R2 de valeur nulle) et 1 (R2 au maximum, soit Rp).

On a finalement à vide: U= n * Uo et en charge

Définitions annexes: Loi d'Ohm, kirchhoff, résistances électroniques normalisées

Dernière mise à jour, le 21/01/2021

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