énergie des électrons dans l'électricité

electro0 · 12/08/2006 - 19h42

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

Coincoin · 12/08/2006 - 21h22

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 ?

electro0 · 12/08/2006 - 21h37

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.

electro0 · 13/08/2006 - 07h23

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 ?) ?

jajaloic · 13/08/2006 - 20h20

Envoyé par electro0

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

electro0 · 13/08/2006 - 21h07

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)

kron · 13/08/2006 - 21h25

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

electro0 · 13/08/2006 - 21h34

moi qui croyait avoir enfin une réponse

et puis d'abord c'est la physique classique ou quantique qui résoudra mon énigme ?

haraelendil · 13/08/2006 - 21h42

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

kron · 13/08/2006 - 21h44

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.

chwebij · 13/08/2006 - 21h53

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 $P=u*i$
or $u=ri$
on a $P=r*i^2$
or la definition de l'intensite pour un conducteur cylindrique de section S est $i=\int_s \vec j. d \vec S$
soit le flux de charges a travers S
avec j vecteur densite de courant
$j=nev$
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
$i=jS$
et donc $P=r(nev)^2$
$P=re ( n^2 v^2)$
or l'energie produite pendant un temp T
on a $E=re ( n^2 v^2)T$

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

electro0 · 13/08/2006 - 22h07

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...

chwebij · 13/08/2006 - 22h18

on peut meme detailler un peu plus
dans un conducteur placé dans un champs E
la force electrostatique s'exercant sur un electron est
$\vec F=q \vec E$
on se met dans un champs munidimensionel selon un axe Ox soit $\vec E= E \vec e_x$
un petit coup de pfd
$\vec F=m \vec a$
$m \frac{d V_x}{dt}=qE$
$\frac{d V_x}{dt}=\frac{qE}{m}$
en integrant $V_x(t)=\frac{qE}{m}t+v_0$
on a un choc tous les temps $\tau$
et permet de limiter la vitesse
alors pour la vitesse moyenne
$\langle v \rangle = \frac{1}{\tau} \int_O^\tau v_x(t) dt=\frac{1}{\tau} \int_O^\tau (\frac{qE}{m}t+v_0) dt=v_0+\frac{qE}{2m}\tau$
or a $E=0$ $v=0=v_0$
soit
$\langle v \rangle =\frac{qE}{2m}\tau$
qu'on remplace par $\langle v \rangle =\mu E$
avec $\mu=-\frac{e \tau}{2m}$
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 $E=\frac{U}{L}$ avec L la longueur du conducteur

electro0 · 13/08/2006 - 22h26

merci pour les maths

donc la vitesse moyenne est proportionnelle au choc et à l'énergie...

chwebij · 13/08/2006 - 22h32

[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