Déplacement d'électrons

[Deedee81]

Salut,

les bulles d'une lampe à lave : elles se modifient continue-ment en suivant des forces (les noyaux des atomes)
les fonctions d'onde des électrons je les imagine bien faire des trucs comme ça (il y a ceux qui ne bougent pas, niveau d'énergie fondamental, et ceux qui bougent vite, niveau d'énergie de conduction)
c'est ok comme façon de voir ?

C'est imagé à l'extrême, mais tel quel, rien à redire

P.S. je ne sais pas voir les vidéos.

a priori si on résout l'équation de Schrodinger sans interactions avec les photons et donc sans passage d'un niveau d'énergie à l'autre, ça doit donner quelque chose comme ça

La technique consiste en deux choses :

D'une part, tu as raison, l'équation de Schrödinger. Ca ne se fait quand même pas juste comme ça car on a affaire à un système assez compliqué (réseau composé de milliards d'atomes et d'électrons). Mais avec quelques techniques, quelques astuces, des méthodes d'approximations,... on peut calculer la structure en bande (enfin, là aussi plus compliqué, mais inutile d'aller trop loin) : bandes de conduction et de valence. La première correspond à des fonctions d'onde étalée dans tout le matériau. La deuxième à des fonctions d'onde localisée autour des atomes. La présence d'impuretés ou l'application d'un champ électrique (par exemple si on branche une alimentation sur le matériau) complique un peu les choses.

Ensuite, il faut un autre outil : la physique statistique. Pour calculer comment, en fonction de l'agitation thermique, les électrons se répartissent dans les deux bandes. Dans les métaux, le gap (la séparation entre bande de valence et bande de conduction) est très faible ou nul. De nombres électrons passent dans la bande de conduction par simple agitation thermique. Dans cette bande, la fonction d'onde étant étalée, les électrons peuvent aller un peu partout et sous l'application d'un champ électrique, boum, on a du courant. Dans un isolant, le gap est élevé et quasiment aucun électron ne passe dans la bande de conduction. Dans les semi-conducteurs, comme leur nom l'indique, le gap est intermédiaire, ils conduisent un peu (mal) le courant. Mais l'ajout d'impureté modifie la structure des bandes et leur donne une forme complexe aux jonctions entre zones dopées différemment en impuretés, conduisant à toutes sortes d'effets et mécanismes exploités dans l'électronique.
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[invite1bf706f0]

Bonsoir
merci

[invite1bf706f0]

.Bonjour
.un circuit avec cellules photovoltaiques peut il fonctionner sans generateur ...seul le deplacement des electrons dans semi conducteur va creer difference de potentiel????
.un semi conducteur est un materiau "entre l isolant et le conducteur"...si on envoie une energie supplementaire au semi conducteur on le rend conducteur.....peut on considere qu un fil de cuivre est en quelque sorte un semi conducteur...il faut lui apporter une energie pour le rendre conducteur????
Merci

[doul11]

Bonjour,

peut on considere qu un fil de cuivre est en quelque sorte un semi conducteur...il faut lui apporter une energie pour le rendre conducteur????

Le fil de cuivre est un conducteur car même sans apporter d'énergie il a des électrons de la bande de Valence dans la bande de conduction, la moindre petite différence de potentiel permettra la circulation d'un courant. Ce n'est pas le cas dans le semi-conducteur ou il y a un gap d'énergie, le semi-conducteur ne conduira que si la différence de potentiel dépasse une certaine valeur, cela fait aussi que le semi-conducteur est un mauvais conducteur a cause de cette chute de tension a ses bornes alors que pour un conducteur elle peut être considéré très souvent comme nulle.

Voir cette représentation du schéma des bandes pour visualiser les différentes configurations :

[invite1bf706f0]

bONSOIR
MERCI
Et pour la premiere question??
merci beaucoup

[invite1bf706f0]

Bonjour
*Je me permets de reposer une question ou je n ai pas trouve reponse:un circuit electrique avec cellules photovoltaique peut il fonctionner sans generateur et creer une difference de potentiel juste par le deplacement des electrons dans la cellule??
*soit une information electrique transmise dans une antenne receptrice de television par ex...les ondes viennet "frapper " l antenne et un courant se cree...comment les electrons continuent de se propager les uns apres les autres...j ai deja eu une la reponse pour la presence d une bobine dans le circuit mais comment la diff de potentiel est obtenue....Meme question quand on fabrique du courant avec un aimant...comment se cree la difference de potentiel...Comment les electrons peuvent ainsi se deplacer de bout en bout du circuit?
merci

[Deedee81]

Salut,

*Je me permets de reposer une question ou je n ai pas trouve reponse:un circuit electrique avec cellules photovoltaique peut il fonctionner sans generateur et creer une difference de potentiel juste par le deplacement des electrons dans la cellule??

En fait, c'est plutôt l'inverse !

Si aucun courant ne circule dans la cellule (par exemple si le circuit est ouvert) mais qu'elle est éclairée, alors il va y avoir une différence de potentiel aux bornes. Mais si tu faix circuler un courant (en refermant le circuit sur un dispositif qui peut utiliser le courant) tu vas avoir une chute de la différence de potentiel. Tout dépend des résistances internes. C'est vrai pour toute batterie, pile,...

*soit une information electrique transmise dans une antenne receptrice de television par ex...les ondes viennet "frapper " l antenne et un courant se cree...comment les electrons continuent de se propager les uns apres les autres...j ai deja eu une la reponse pour la presence d une bobine dans le circuit mais comment la diff de potentiel est obtenue....Meme question quand on fabrique du courant avec un aimant...comment se cree la difference de potentiel...Comment les electrons peuvent ainsi se deplacer de bout en bout du circuit?

L'onde électromagnétique possède une composante électrique (champ électrique). Ce champ électrique est la différence de potentiel qui va faire circuler les électrons.

[invite1bf706f0]

Bonjour et merci pour reponses ci dessus
*donc si on a un montage electrique avec du fil electrique ,des cellules photovoltaiques et une ampoule seulement...si les cellules photovoltaiques sont eclairees par des rayonnements,l ampoule peut elle s eclairer??
*pour reprendre derniere question du 67..OK L onde peut "declencher" le mouvement des electrons mais comment ce mouvement des electrons peut t il se propager d electron en electron...je me l imagine bien pour un circuit electrique relie a une pile mais plus difficilement pour circuit en alternatif ou quand les electrons se deplacent suite au declenchement par une onde...peut on considerer qu il y a comme un effet boule de neige:un electron se "deplace","percute" le voisin et ainsi de suite???Ou que chaque deplacement d electron genere un champ magnetique qui genere a son tour le deplacement de l electron voisin et ainsi de suite???
*tout courant electrique necessite une difference de potentiel..EXACt???dans les appareils numeriques constitues de transistors il faut aussi difference de potentiel pour que le courant puisse circuler dans les semi conducteurs...EXACT??cela est forcement un continu dans les circuits electroniques??
MERCI

[Deedee81]

Salut,

*donc si on a un montage electrique avec du fil electrique ,des cellules photovoltaiques et une ampoule seulement...si les cellules photovoltaiques sont eclairees par des rayonnements,l ampoule peut elle s eclairer??

Oui (sil es voltages de l'un et l'autre sont adaptés).

*pour reprendre derniere question du 67..OK L onde peut "declencher" le mouvement des electrons mais comment ce mouvement des electrons peut t il se propager d electron en electron...je me l imagine bien pour un circuit electrique relie a une pile mais plus difficilement pour circuit en alternatif ou quand les electrons se deplacent suite au declenchement par une onde...peut on considerer qu il y a comme un effet boule de neige:un electron se "deplace","percute" le voisin et ainsi de suite???Ou que chaque deplacement d electron genere un champ magnetique qui genere a son tour le deplacement de l electron voisin et ainsi de suite???

Question beaucoup plus difficile qu'il n'y parait. Tu as aussi la même chose avec une pile au moment où tu la branches : tu as une "impulsion" au niveau de la pile qui va se propager dans tout le fil.

Si je m'en réfère à mon vieux cours de théorie des lignes (un cours que j'avais trouvé fort ardu) il faut voir cela comme une onde électromagnétique/électronique se propageant dans le conducteur (ou dans son voisinage pour les coaxiaux ou les bifilaires). Phénomène bien connu pour les constructeurs de lignes électriques : si tu envoies du courant à une entrée il ne sort pas tout de suite à l'autre bout (temps de propagation fini et temps de chargement des lignes qui se comportent aussi comme des bobines et des condensateurs). Je suppose que l'image "boule de neige" n'est pas trop mauvaise. Les électrons en se déplaçant provoquent un changement de répartition des charges électriques, d'où champ électrique, qui déplace d'autres électrons, etc... En tout cas, au niveau microscopique ça ne doit pas être trivial.

Je ne maitrise pas/plus trop. Avec un peu de chance un spécialiste passera pour nous donner des précisions sur les détails "internes" de la propagation du courant dans un conducteur métallique.

*tout courant electrique necessite une difference de potentiel..EXACt???dans les appareils numeriques constitues de transistors il faut aussi difference de potentiel pour que le courant puisse circuler dans les semi conducteurs...EXACT??cela est forcement un continu dans les circuits electroniques??

L'alimentation est toujours en continu (ou redressée après un transformateur) mais les circuits électroniques peuvent parfaitement traiter des signaux alternatifs (heureusement, sinon aucune radio ne marcherait ).

[invite1bf706f0]

Bonjour
merci
*quand on a echange d informations binaires entre deux ordinateurs(.ou tel portables),on a une succession de 0 et de 1 donc une succession de "courant" ou "pas courant" si la communication est filaire ou "onde " ou "pas onde" si la communication est sans fils...EXACT?chaque codage va correspondre a des deplacements d electrons et a des ondes ..EXACT?Mais comment l ordinateur recepteur pourra reconnaitre le codage recu et le faire "traiter par un de ses programmes?L intensite recue va declencher tel ou tel transistor??
*Quand j utilise une telecommande pour ouvrir une porte de garage par ex...l impulsion electrique ferme le circuit par l intermediaire d un transistor...mais comment ce circuit reste ferme pendant toute la duree de l ouverture de la porte alors que j ai envoye une seule impulsion electrique avec la telecommande?
*les donnees numeriques sont creees par des circuits logiques et les charges electriques peuvent ensuite etre stockées..si on prend le cas des cartes a puce....la puce est faite d assemblages de circuits logiques qui correspondent a des informations ou la puce contient elle des informations enregistrees sous forme de charges electriques?
*quand des informations sont stockees sur des condensateurs electriques,EN GROS ces informations creent des differences de potentiel au niveau du condensateur...diff de potentiel qui va recreer un courant ensuite??Pour cette question j ai peur de dire des betises!!!!
*quand des informations sont dans des circuits logiques,en mettant les circuits sous tensions on va apporter de l energie aux transistors qui vont se "declencher" ou non.??..mas par ex si les informations sont stockees dans une cle usb ,comment les charges electriques de la cle usb sont liberées....??
MERCI

[Deedee81]

Salut,

merci
*quand on a echange d informations binaires entre deux ordinateurs(.ou tel portables),on a une succession de 0 et de 1 donc une succession de "courant" ou "pas courant" si la communication est filaire ou "onde " ou "pas onde" si la communication est sans fils...EXACT?

En dehors d'une éventuelle modulation, au moins pour ce qui est du signal utile, oui, c'est exact.

chaque codage va correspondre a des deplacements d electrons et a des ondes ..EXACT?Mais comment l ordinateur recepteur pourra reconnaitre le codage recu et le faire "traiter par un de ses programmes?L intensite recue va declencher tel ou tel transistor??

Mais oui, c'est tout à fait ça. Ce qui n'est pas sans poser des difficultés.

Deux exemples :
- si le signal arrive très déformé, c'est un 0 ou un 1 ? Il faut donc avoir un signal pas trop abimé et on utilise des codes correcteurs d'erreur.
- si 0 = pas de signal, et qu'on a une longue succession de 0. Un "vide" de deux secondes, c'est combien de 0 ????? Pour résoudre cela, on a des émissions synchrones (durées précises et synchronisées), des signaux d'horloges ou des codages évitant une longue suite de 0 ou des codages du type : 0 => 01 et 1 => 10. Donc on a au maximum deux 0 de suite.

*Quand j utilise une telecommande pour ouvrir une porte de garage par ex...l impulsion electrique ferme le circuit par l intermediaire d un transistor...mais comment ce circuit reste ferme pendant toute la duree de l ouverture de la porte alors que j ai envoye une seule impulsion electrique avec la telecommande?

Mémoire électronique (souvent une simple bascule pour des systèmes simples).

*les donnees numeriques sont creees par des circuits logiques et les charges electriques peuvent ensuite etre stockées..si on prend le cas des cartes a puce....la puce est faite d assemblages de circuits logiques qui correspondent a des informations ou la puce contient elle des informations enregistrees sous forme de charges electriques?

Je ne sais pas. Ca dépend peut-être des cartes ?

*quand des informations sont stockees sur des condensateurs electriques,EN GROS ces informations creent des differences de potentiel au niveau du condensateur...diff de potentiel qui va recreer un courant ensuite??Pour cette question j ai peur de dire des betises!!!!

Non, c'est exact. Avec une difficulté : tout condensateur a des fuites et se décharge. L'information s'efface. Elle doit donc être restaurée (systèmes bascules comme dans les RAM statiques, ou systèmes de relecture/écriture de l'information dans les RAM dynamiques). Les stockages "permanent" sont plus lents (disques durs, etc.) mais on a fait beaucoup de progrès.

*quand des informations sont dans des circuits logiques,en mettant les circuits sous tensions on va apporter de l energie aux transistors qui vont se "declencher" ou non.??..

Oui, c'est ça.

[QUOTE=ceceag;4895452]
mas par ex si les informations sont stockees dans une cle usb ,comment les charges electriques de la cle usb sont liberées....??
[QUOTE]

Je ne sais pas comment fonctionnent les clés USB.

[invite1bf706f0]

Bonsoir; merci beaucoup

[invite1bf706f0]

Rebonsoir
Comment les circuits logiques peuvent etre programmes??Comment peuvent ils memoriser (et reutiliser) des informations??
Merci

[Deedee81]

Salut,

Comment les circuits logiques peuvent etre programmes??

C'est tout un métier

Apprendre à traduire un ensemble d'exigences et de contraintes en un certains nombres de cas d'utilisations structurés, traduction fonctionnelle, puis techniques, puis formulation en un langage approprié. Et ça peut aller jusqu'à tout transformer en règles booléennes traduites en circuit logiques si on va jusqu'à la logique câblée.

Comment peuvent ils memoriser (et reutiliser) des informations??

Une porte logique, par exemple une porte and, n'a pas de mémoire. Par contre on peut en assembler plusieurs de manière à ce qu'elles aient plusieurs états stables (bascules) qui peuvent servir de mémoire (ce n'est pas les mémoires les plus efficaces, il y a des circuits dédiés pour ça).

Pour ce qui est de réutiliser, soit il y a une intervention humaine, soit il faut une série d'opérations successives qui permettent de le faire. Mais dans ce cas il faut forcément un circuit d'horloge qui va rythmer les opérations. Une série de circuits logiques câblés pour former un compteur peuvent aussi servir. Etc... Bref, c'est de la construction d'assemblage comme on construirait une maison avec des briques.

[invite1bf706f0]

Bonjour ok merci
Mais si on considere un programme fait d une serie de suites logiques....il y a certes un assemblage manuel des transistors..mais pour qu ils puissent reagir les uns apres les autres de maniere coherente c est qu il y a eu une "programmation non??..Comment le langage informatique permet de créer un programme d un point de vue physique...par l'envoi de "charges electriques" dans les circuits logiques????
*des transistors et autres sont assemblés pour former des circuits logiques...pour fonctionner ils doivent etre mis sous tension et quand on leur enverra une "impulsion" electrique supplémentaire ils se declencheront ou non....par ex quand on insère une carte bancaire dans le lecteur,la carte est en fait insérée dans un circuit électrique..quand on tape le code cela va générer un courant dans les circuit logiques de la puce qui va se propager jusqu'a un centre de traitement...Deja tout cela est il correct??MAIS comment les transistors sont ils reliés les uns aux autres...par leurs "broches".?Un transistor recoit un courant par son collecteur je crois et ressort par son emetteur..l emetteur du premier transistor est il relie au collecteur du suivant et ainsi de suite????
MERCI

[stefjm]

Une porte logique, par exemple une porte and, n'a pas de mémoire. Par contre on peut en assembler plusieurs de manière à ce qu'elles aient plusieurs états stables (bascules) qui peuvent servir de mémoire (ce n'est pas les mémoires les plus efficaces, il y a des circuits dédiés pour ça).

Bonjour,
En complément.
Une porte logique and (et) est un circuit combinatoire réputé sans mémoire car purement calculateur : A une entrée donnée correspond une unique sortie. Toujours. D'où la possibilité d'établir la table de vérité du and. (comme la table de multiplication par exemple), table de vérité indépendante du temps et des états précédents de la porte. Il y a à chaque fois un reset temporel.

A B : S
0 0 : 0
0 1 : 0
1 0 : 0
1 1 : 1

Lorsqu'on utilise des sorties de porte comme entrée pour d'autres, on peut obtenir des systèmes dit séquentiel, ie dont l'état dépend de ce qui s'est passée avant. (ou de la séquence des entrées passée, c'est pareil)

On a alors une table de vérité "curieuse" :
E : S
0 : 0
0 : 1
1 : 1
1 : 0

A une même entrée peut correspondre deux valeurs de sorties.
Il y a mémoire, ie enregistrement de l'état indépendamment de la valeur des entrées à l'instant présent.
Cela se fait avec ce type d'architecture :
(Wikipédia en) (Les portes sont des non ou, C'est un peu moche pour comprendre, mais c'est enseigné comme cela. Je vous ferais la jolie version à l'occasion si cela intéresse...)

Cordialement.

[Deedee81]

Bonjour ok merci
Mais si on considere un programme fait d une serie de suites logiques....il y a certes un assemblage manuel des transistors..mais pour qu ils puissent reagir les uns apres les autres de maniere coherente c est qu il y a eu une "programmation non??..Comment le langage informatique permet de créer un programme d un point de vue physique...par l'envoi de "charges electriques" dans les circuits logiques????
*des transistors et autres sont assemblés pour former des circuits logiques...pour fonctionner ils doivent etre mis sous tension et quand on leur enverra une "impulsion" electrique supplémentaire ils se declencheront ou non....par ex quand on insère une carte bancaire dans le lecteur,la carte est en fait insérée dans un circuit électrique..quand on tape le code cela va générer un courant dans les circuit logiques de la puce qui va se propager jusqu'a un centre de traitement...Deja tout cela est il correct??MAIS comment les transistors sont ils reliés les uns aux autres...par leurs "broches".?Un transistor recoit un courant par son collecteur je crois et ressort par son emetteur..l emetteur du premier transistor est il relie au collecteur du suivant et ainsi de suite????
MERCI

Tout ça dépend à quel niveau on se place. A mon niveau, je fais de l'analyse, du développement, de la maintenance... tout en ne me préoccupant pas des circuits logiques à l'intérieur.
Mais il y a effectivement un travail du même genre à tous les étages. Y compris au niveau du transistor. J'avais par exemple étudié à la fac une porte logique nand en technologie bipolaire (quelques transistors). Et j'ai déjà fait des montages avec un ensemble de circuits.

Oui, tout ça s'apprend. Il y a des méthodes, des outils,.... C'est tout un métier où la spécialisation est nécessaire.

[Deedee81]

Merci Stefjm. C'est exactement de ça dont je parlais.

Sympa pour tes précisions et détails.

[invite1bf706f0]

Bonsoir
merci

[invite1bf706f0]

Bonjour
Dans un fil conducteur,des electrons se deplacent au centre et a la peripherie de ce fil(si on l assimile a un cylindre)...chaque deplacement d electrons genere une onde...si on assimile aussi les ondes emises a un cylindre ..est ce le cas?les electrons du centre du fil generent ils des ondes a un endroit bien particulier du "cylindre" d ondes...de meme pour les electrons en peripherie??a une position des electrons dans le fil correspond il une position bien precise de l`onde dans le "flux" d`ondes emises??
Merci

[acx01b]

salut,

il y a certes un assemblage des transistors..mais omment le langage informatique permet de créer un programme d un point de vue physique ????

moi j'ai suivi un cours de ce type :
http://www.ai.univ-paris8.fr/~audibe...BINATOIRES.pdf
http://www.ai.univ-paris8.fr/~audibe...EQUENTIELS.pdf

dans mes souvenirs le cours était organisé comme ça :

• algèbre de Boole,
• multiplixeur/démultiplixeur pour l'adressage de la RAM,
• non-ou (NAND) ou Et/OU/NON pour une description logique d'un processeur arithmétique de base (lecture des instructions, instructions qui sont addition, comparaison, écriture/lecture d'un registre ou dans la RAM),
• et enfin schémas électronique d'une porte logique NAND puis AND/OR/NOT avec des transistors NPN et PNP (c'était sur ça principalement que portait ta question ?)

avec tout ça on peut faire avec un fer à souder, des composants électroniques de base et beaucoup beaucoup de temps une mini calculette programmable (i.e. un ordinateur)
note qu'il faut utiliser un logiciel (VHDL) pour architecturer en vrai ses composants (problème des fils qui s'entrecroisent).

ah oui il reste le problème de la mémoire : comment on stocke un bit, je ne crois pas qu'on l'avait étudié en détail, stefjm en a parlé

[albanxiii]

Bonjour,

note qu'il faut utiliser un logiciel (VHDL) pour architecturer en vrai ses composants (problème des fils qui s'entrecroisent).

VHDL est un langage.

Et comment faisait-on avant qu'il n'existe ?

@+

[acx01b]

oui mais bon VHDL c'est quand même fait pour être utilisé dans des outils de vérification et de répartition 2D des composants.

je voulais juste donner le point de vue d'un informaticien sur le sujet

et c'était l'idée que "on sait faire un mini processeur avec des transistors" mais si on l'implémente vraiment on utilisera VHDL, on ne fera pas le dessin du circuit à la main

Et comment faisait-on avant qu'il n'existe (VHDL) ?

je ne sais pas mais je suppose qu'on se basait sur le théorème des 4 couleurs et que l'on faisait de la recherche combinatoire à la main en utilisant des tas d'heuristiques

[invite1bf706f0]

Bonjour
Quelqu 'un a t il une reponse pour le 80??????
merci

[invite1bf706f0]

Bonjour
en plus du 84....
Pour "résumer "l' effet JOULE,les électrons libres en se déplacant percutent d'autres atomes et créent de l 'agitation et donc de la chaleur...Comment un électron libre d'un atome peut il percuter un autre atome sachant que celui -ci est "entouré" de ses propres electrons????
MERCI