Différence de potentiel (volts)

[eljojo_e]

Bonjour,

J'ai un bac électrotechnique, mais je ne comprends pas physiquement la différence de potentiel. Je dois expliquer l'électricité en général à un ami mais la je sèche :

Mon explication sur l'intensité (en continu) : nombre d'électrons qui passe dans un laps de temps donnée : I est défini par R (la résistance).

Maintenant la tension : U est la force électromotrice (FEM) qui permet de "pousser" des électrons d'une source à un récepteur.

Il m'a demandé de quoi est formé la tension... car l'intensité, c'est des électrons mais la tensions, ba je sais pas^^

Cordialement,
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[LPFR]

Bonjour.
Vous savez de quoi est formée une avalanche ou un cours d'eau. Maintenant, si on vous posse la question "de quoi est formée l'altitude entre deux lieux ?", vous aurez du mal à répondre autre chose que "de rien".
C'est le cas pour les différences de potentiel entre deux endroits. Elles ne sont formez de rien.
La différence de potentiel entre deux endroits indique la différence d'énergie potentielle d'une charge entre ces deux endroits (divisée par la valeur de la charge). C'est à dire, le travail que l'on peut récupérer en trimballant la particule d'un endroit à l'autre (divisé par la valeur de la charge).

C'est la même chose pour la différence de potentiel gravitationnel: c'est le travail que l'on peut récupérer en laissant descendre une masse d'un endroit à un autre (divisé par la masse).

C'est cette énergie que l'on utilise dans les centrales hydrauliques.

Et remarquez que cette définition n'a pas besoin de passer par des conducteurs, du courant, ou de débit de l'eau.
Si vous trimballez un électron entre le pôle - et le pôle + d'une pile de 1,5 V, vous récupérerez un travail de q.V = 1,6 10^-19* 1,5 joules. Si vous le faites à travers une résistance, cette énergie sera transformée en chaleur.
Au revoir.

[eljojo_e]

Ok, je vois.

Par contre comment un électrons peux "voir", quand il est au générateur, que le potentiel du récepteur est différent de celui du générateur ^^ désolé mais ça me perturbe.

D'ailleurs en parlant de potentiel, c'est quoi un potentiel énergétique, comment le définir, est-ce l'énergie (en w/h) disponible au générateur qui le défini ?

[Nicophil]

Bonjour,

2 charges électriques s'attirent ou se repoussent: c'est une manifestation de l'interaction électromagnétique, une des 4 interactions fondamentales.
A partir de là, on considère qu'une charge électrique fait régner un champ électrique tout autour d'elle et jusqu'à... l'infini (d'un point de vue mathématique): la valeur de ce champ en tout point de l'espace permet de calculer la force électrique auquel est soumise en ce point une autre charge ("charge-test").

Du simple fait de se situer dans le champ entre la charge-source et l'infini, la charge-test est donc dotée d'une énergie potentielle électrique: c'est l'intégrale du travail de la force électrique sur la distance entre l'infini et sa position:
il y a donc entre cette position et l'infini une différence de potentiel électrique en tant qu'y règne un champ électrique créé par la charge-source.
Bref, on peut calculer une d.d.p. électrique entre 2 points partout dans le champ électrique créé par la charge-source.

Maintenant, le piège est qu'un générateur de tension génère non pas une force électrique mais une d.d.p. électrique...

[A voir en vidéo sur Futura]

[eljojo_e]

D'accord merci.

Donc si j'ai à peu près compris, un électron possède une certaine "charge" et son potentiel (champ électrique) est proportionnel à cette charge.... c'est ça pour la base ?

edit:

Après cela voudrais dire certains électrons ont des charges différentes ???

[Nicophil]

Nooooon ! ne pas confondre charge-test (en coulombs, par exemple 1,6.10^-19 C pour n'importe quel électron dans l'univers) et charge-source qui crée autour d'elle un champ de force (en V/m), au sein duquel on peut calculer une différence de potentiel (en volts) entre 2 points.

L'énergie potentielle entre la position de la charge-test et l'infini (ou entre 2 points) est le produit de la charge-test par la d.d.p. : des coulombs multipliés par des volts, donc des joules.
L'énergie en joules est proportionnelle à la fois à la charge-test en coulombs et à la d.d.p. en volts créée par la charge-source.

Les dipôles électriques ont 2 pôles, c'est entre ces 2 pôles qu'il y a une différence de potentiel (en volts).
Entre les 2 pôles d'un dipôle, on a un débit d'électrons en coulombs par seconde (intensité) multipliée par la d.d.p. entre les 2 pôles, ce qui donne une puissance en watts. La puissance est proportionnelle à la fois au débit d'électrons et à la d.d.p. : P = I * U .

[eljojo_e]

Ok.

Alors charge d'électrons -> constante. (1,6.10^-19 C pour n'importe quel électron dans l'univers ^^)

Donc pour créer une différence de potentiel (générateur récepteur), il faut : Qu'il y est moins d'électrons au niveau du récepteur (donc plus au générateur ), -> différence entre le potentiel du récepteur et du générateur -> tension électrique ... c'est ça ?

[LPFR]

Re.
Je crois que eljojo_e a des problèmes pour comprendre l'établissement du courant dans un fil que l'on branche entre deux bornes à des potentiels différents. Une pile, par exemple.
Je recopie une explication que j'avais donnée ici:

Prenons la manip de la pile et les court-circuits. Mettons que vous connectez fugitivement le câble au pôle positif (l'autre extrémité du câble est déjà connecté au pôle négatif).
Pendant les premiers 30 picosecondes, le premier centimètre de câble va devenir positif. Pour cela il faut créer une charge de surface sur ce cm de câble. Ce qui implique:
- un courant qui charge la capacité du câble mais qui ne parcourt que ce premier cm.
- un champ magnétique croissant autour du câble crée par ce courant.
- un champ électrique croissant autour du câble.
Si vous avez appris les équations de Maxwell, vous savez qu'un champ électrique variant dans le temps crée du champ magnétique et qu'un champ magnétique variant dans le temps, crée du champ électrique: c'est une onde électromagnétique.
Suite à l'augmentation de tension du premier cm, la situation se répète pour le suivant et puis pour les suivants. Cela vous donne une impulsion qui se propage dans le fil jusqu'au pôle négatif.
La suite est encore plus compliquée car cette impulsion se réfléchit. Puis elle se réfléchit encore sur le pôle positif, et ainsi de suite, avec des amplitudes décroissantes jusqu'au régime établit, avec du courant continu.

Comme vous n'avez probablement pas encore appris les équations de Maxwell ni probablement les capacités ni les inductances, vous trouverez peut-être les explications incompréhensibles.
Mais je ne peux pas faire autrement. L'établissement du courant dans un conducteur passe par là. Vous serez obligé de nous faire confiance et de vous dépêcher pour atteindre Maxwell le plu tôt possible.
A+