énergie des électrons dans l'électricité

[invite7d29cbd2]

Bonjour à tous,
voici 2 semaines que je suis tourmenté par une question,aidez-moi!

1 Comment les électrons transportent ils "l'énergie",dans un circuit électrique ?

2 leur charge négative 1,6 x 10^-19 C correspond elle à l'énergie qu'il transporte ?
merci

[invite88ef51f0]

Salut,
Quelle différence y-a-t-il entre un circuit parcouru par un courant et un circuit au repos, en ce qui concerne les électrons ?

[invite7d29cbd2]

Il me semble bien que :
dans un circuit au repos (circuit ouvert)

les électrons s'agitent dans tous les sens mais le mouvement global est nul.


dans un circuit au repos (circuit fermé avec générateur et charge)

les électrons circulent dans une même direction, ils forment le courant électrique.

[invite7d29cbd2]

Voilà, je vais préciser ma question :
par exemple chez moi,j'ai un circuit électrique composé d'un simple interrupteur de câble de cuivre et d'une banale lampe à incandescence.
Lorsque ma lampe est éclairée,

Est ce que tous les électrons du circuit ont la même énergie ?
Les électrons peuvent t ils "porter" une énergie différente?
Que vaut cette énergie (eV ?) ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb0201e7c]

Voilà, je vais préciser ma question :
par exemple chez moi,j'ai un circuit électrique composé d'un simple interrupteur de câble de cuivre et d'une banale lampe à incandescence.
Lorsque ma lampe est éclairée,

Est ce que tous les électrons du circuit ont la même énergie ?
Les électrons peuvent t ils "porter" une énergie différente?
Que vaut cette énergie (eV ?) ?

Salut,

Bon résumons ta situation:
-tu as des électrons qui se balladent d'atomes de cuivre en atomes de cuivre
-ces électrons se balladent forcément sur les couches non saturées des atomes de cuivre
-donc si tu veux trouver l'énergie tu trouve la couche n sur laquelle se balladent tes électrons puis tu applique la formule
E = -13,6/n² en eV

bon si tu lis bien ce que j'ai écris j'ai répondu à toutes tes questions

Bon étant un biologiste je ne peux pas te confirmer que j'ai raison mais j'espère t'avoir aidé.

jajaloic

[invite7d29cbd2]

merci jajaloic,
effectivement, je suis d'accord avec toi, j'ai trouvé de la doc sur le modèle de born, mais apparement c'est de la physique classique, et c'est la quantique qui décrit le mieux l'électron, j'ai d'ailleurs du mal à comprendre que l'histoire des couches de l'électron fonctionne alors qu'on parle du fameux "nuage électronique", bref il me reste une question de mon premier message :

Leur charge négative 1,6 x 10-19 C correspond elle à l'énergie qu'il transporte ? (je pense que non)

[invite4b9cdbca]

-13.6/n² c'est pas pour un atome d'hydrogène ?
Pour des atomes de cuivre, je doute que cela soit aussi simple.

[invite7d29cbd2]

moi qui croyait avoir enfin une réponse
et puis d'abord c'est la physique classique ou quantique qui résoudra mon énigme ?

[invite829bf453]

En effet, la formule 136./n² n'est valable que pour l'atome d'hydrogène, plus l'atome a d'éléctron, plus ça deviens compliqué à calculé.

Ensuite, pour l'histoire des energies des éléctrons, je serais plutot pour le fait qu'ils aient tous la meme énergie, car si on regarde la définition de l'intensité, ça te dit I=dq/dt (ou q est le nombre de charges éléctriques en Coulomb) donc elle dépend directement du nombre d'électron qui passe par secondes en un point du circuit....

Voila, j'éspère avoir fait avancer un tout petit peu ton problème, v me renseigner pour en savoir plus

[invite4b9cdbca]

Peut-être l'énergie cinétique globale donnée aux électrons ?
Mais ça ralentit pas un électron
Sa quantité de mouvement, alors ?
C'est un peu la même chose...
Moi j'aimais bien l'idée des électrons excités qui perdent de l'énergie en passant dans une résistance...
Energie dissipée sous forme de chaleur, par exemple.

[invited9d78a37]

je sais pas si ca repond pleinement a ta question
mais on peut se poser la question pour une resistance

en fait l'effet joule correspond aux frottements des electrons dans le conducteur
on sait que la puissance est
or
on a
or la definition de l'intensite pour un conducteur cylindrique de section S est
soit le flux de charges a travers S
avec j vecteur densite de courant

n densite de charge
e charge de l'electron
v la vitesse des electrons (moyennes )
si on considere j constant dans notre cylindre on a

et donc

or l'energie produite pendant un temp T
on a

donc on peut dire que l'energie electrique transformé en thermique est proportionnel au carré de la densite de charge et du carré de la vitesse moyenne

[invite7d29cbd2]

Merci à jajaloic,kron,haraelendil,chwebij, je crois y voir plus clair :
si dans le calcul de l'effet joule et dans la définition du courant, c'est la charge électrique 1,6... qui est utilisé c'est qu'il y a une bonne raison!donc

Je pense que tous les électrons qui circulent, possèdent la même énergie correspondant à leur charge et dès que cette charge est "dépensée,transformée",ell e est aussitôt remplacée par de l'énergie venue du générateur !
Si j'ai dis une connerie, arrêté moi...

[invited9d78a37]

[QUOTE=electro0;721379]

si dans le calcul de l'effet joule et dans la définition du courant, c'est la charge électrique 1,6... qui est utilisé c'est qu'il y a une bonne raison!donc

on utilise la charge e car on est dans un champs electrostatique donc forcement la notion de charge est primordiale tout comme il est necessaire que la pomme est une masse pour qu'elle tombe mais ce n'est pas le principal

Je pense que tous les électrons qui circulent, possèdent la même énergie correspondant à leur charge et dès que cette charge est "dépensée,transformée",ell e est aussitôt remplacée par de l'énergie venue du générateur

en fait les electrons n'ont pas tous la meme energie mais on utilise plus aisement des valeurs moyennes ce qui peut t'induire en erreur.
leur energie ne correspond pas qu'a leur charge!!
je viens de te montrer qu'elle depend d'autre parametre comme v et n et ce n'est qu'une premiere approximation car il y a des effets quantiques qui peuvent tous compliquer
,des bandes de conductions etc..qui rendent le tout beaucoup plus complexe.
mais dans l'exemple de l'effet joule , on peut modeliser ca avec des billes roulant dans un cylindre avec la pesanteur jouant le role du champs electrique et la on voit bien que c'est surtout proportionnel a l'energie cinetique des electrons
je reviens a l'exemple de la pomme plus elle tombe de haut plus le choc a la fin est brutale, cette energie liberé lors du choc est proportionnel a la masse mais c'est un parametre fixe donc pour jouer sur la force de l'impact de la pomme on peut la lester mais on va dire qu'on ne peut pas changer son poids comme on ne peut changer la charge de l'electron, tu ne pourras jouer que sur l'altitude et sur la vitesse initiale
j'espere t'avoir aidé

ps c'est quoi ton niveau pour eviter de te saouler de maths??

la vitesse est proportionnelle a la tension mis au bornes de ton conducteur et des proprietes de ce dernier

[invite7d29cbd2]

merci, enfin je me sens mieux, j'y vois plus clair, bon j'avoue qu'il me reste quelques zones d'ombre, mais dans l'ensemble je crois que c bon,il va me falloir un peu de temps pour digérer tous ça, encore merci chwebij

que signifie [quote=electro0;721379] ?

[invited9d78a37]

que signifie quote=electro0;721379 ?

juste une petite erreur de syntaxe, la fatigue quoi!
mais pour repondre a la question de depart je n'ai repondu qu'a l'effet joule et il existe d'autre forme d'energie mais bel effort de ta part (tu dois etre dans le secondaire??) et bravo pour ta curiosite

[invite7d29cbd2]

Allez va je tombe le masque,j'ai 24 ans et un bts électrotechnique

[inviteb0201e7c]

Allez va je tombe le masque,j'ai 24 ans et un bts électrotechnique

lol, est c'est maintenant que tu te demande comment marche l'électricité?

Bon je suis content d'avoir précisé que je suis un biologiste, comme ca je ne me fout pas la grosse honte. Pourtant j'ai eu une super note en atomistique... mais ca fait au moins 8 mois

[invitedbbba468]

Je pense que tous les électrons qui circulent, possèdent la même énergie correspondant à leur charge et dès que cette charge est "dépensée,transformée",ell e est aussitôt remplacée par de l'énergie venue du générateur !
Si j'ai dis une connerie, arrêté moi...

Bonjour
Sur le fond Chebwij a déja répondu mais je voudrais juste te rappeler que la charge reste constante, elle n'est jamais dépensée, échangée quelquefois mais sa valeur totale reste constante.
A bientot

[invited9d78a37]

on peut meme detailler un peu plus
dans un conducteur placé dans un champs E
la force electrostatique s'exercant sur un electron est

on se met dans un champs munidimensionel selon un axe Ox soit
un petit coup de pfd



en integrant
on a un choc tous les temps
et permet de limiter la vitesse
alors pour la vitesse moyenne

or a
soit

qu'on remplace par
avec
qu'on apelle mobilite de charge
donc on peut relier la vitesse dans le conducteur au champs E créé soit a la tension U car avec L la longueur du conducteur

[invite7d29cbd2]

merci pour les maths
donc la vitesse moyenne est proportionnelle au choc et à l'énergie...

[invite7d29cbd2]

Voilà,
J'ai trouvé des cours d'électrocinétique et électrostatique
qui mon confirmé la définition de chebwij pour le courant électrique, mais j'ai encore besoins d'aide tout n'est pas clair (et oui je comprends mieux avec des explications qu'avec des maths)

j'ai bien compris le vecteur densité de courant,mais j'ai encore une question :

1 est ce que le champ qui s'exerce sur les électrons est "l'énergie" qu'ils "transportent"?
@+

[b@z66]

1 est ce que le champ qui s'exerce sur les électrons est "l'énergie" qu'ils "transportent"?
@+

Effectivement, il s'agit de l'énergie du champ ou plus précisément de l'onde électromagnétique qui traverse un circuit électrique mais il n'est pas faux non plus de considérer que c'est l'énergie potentielle des électrons. Ceci n'est qu'une question de point de vue car comme il n'y a pas de champ electromagnétique sans charges électriques et de charges électriques sans champ electromagnétique cela veut dire que considérer soit l'énergie liée au charges ou soit celle liée à l'onde revient strictement au même, il ne s'agit que des deux facettes d'un même phénomène. En fait, si on veut aller plus loin, on se rend compte que cette énergie n'est lié fondamentalement qu'à l'existence des interactions electromagnétiques...si ces interactions n'existaient pas le transport d'énergie par leur intermédiaire ne pourrait avoir lieu et beaucoup des appareils qui nous entourent n'auraient jamais pus être inventés.

[invite7d29cbd2]

b@z66 S'il te plait peux tu détailler ...fondamentalement qu'à l'existence des interactions electromagnétiques... ?

[b@z66]

Excuse-moi, mais sur quel point précis veux-tu des détails?

[inviteab1a4d0d]

Bonjour,

je ne suis plus très sur, mais l'énergie donnée aux porteurs par un champ, ce n'est pas, avec j densité de courant et E champ electrique :

Energie = j scalaire E ? (homogénéité à vérifier)

c'est plus ou moins u*i mais ecrit différemment, enfin je crois (u <-> E et i <-> j ), à l'homogénéité près.

[invite7d29cbd2]

tu as parlé d'interaction électromagnétique, peux tu détailler
parles tu des composants de la matières ?

[b@z66]

tu as parlé d'interaction électromagnétique, peux tu détailler
parles tu des composants de la matières ?

Ce qui produit les interactions electromagnétiques, ce ne sont que les charges électriques (ce qui est le cas des électrons). Les charges électriques s'attirent, se repoussent, elles interagissent entre elle, c'est ça qui fait circuler des courants dans des circuits électriques. Si ces interactions electromagnétiques (qui s'exprime par les ondes electomagnétiques) n'existaient pas, les charges électriques ne s'exerceraient pas d'influence mutuelle à distance entre elles d'où l'impossibilité qu'elles se mettent en mouvement dans un circuit électrique.

[invite7d29cbd2]

Les charges électriques s'attirent, se repoussent, elles interagissent entre elle...
est ce une caractéristique propre aux charges ou bien une conséquence d'un autre phénomène ?

[b@z66]

Les charges électriques s'attirent, se repoussent, elles interagissent entre elle...
est ce une caractéristique propre aux charges ou bien une conséquence d'un autre phénomène ?

Les interactions electromagnétiques sont propres aux charges électriques. Si les charges transportent de l'énergie dans des circuits, il s'agit en l'occurence de l'énergie liée à ces interactions.