Comportement des électrons alimentant un circuit électrique domestique

[inviteb70122ae]

Bonsoir à tous !

Je me pose une question sur les circuits électriques domestiques, d'un point de vue physique :
Est-ce que les électrons délivrés par EDF (et que l'on reçoit donc par l'intermédiaire de la prise) parcourent le circuit électrique (par exemple une lampe) ? Ou est-ce que justement ces électrons délivrés par EDF s'entassent uniquement aux bornes du circuit sans y entrer, afin de créer une différence de potentiel et faire ainsi circuler les électrons qui sont déjà présents dans le circuit ?

Merci de m'éclairer !
-----

[bobflux]

Comme c'est de l'alternatif, ils se trémoussent sur place.

En continu, ils parcourent le circuit.

[Jack]

et même en continu, la vitesse de déplacement d'un électron dans un conducteur est de l'ordre du millimètre par seconde.

A+

[invite29971eb1]

Comme c'est de l'alternatif, ils se trémoussent sur place.

En continu, ils parcourent le circuit.

Même en continu, ils restent globalement sur place. Simplement, ils sont poussés de leur position d'équilibre et reviennent en place. En alternatif, ils oscillent autour de leur position d'électrique.

Mais au final aucun électron ne circule tout le long du conducteur. Si cela devait arriver, on pourrait suivre du regard l'arrivée du courant dans un conducteur.

On peut comparer ça à la conduction saltatoire des neurones si tu te souviens des cours de terminale....ou si tu les as déjà passés

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tropique]

Même en continu, ils restent globalement sur place. Simplement, ils sont poussés de leur position d'équilibre et reviennent en place. En alternatif, ils oscillent autour de leur position d'électrique.

Non, ils se déplacent bel et bien. Mais comme précisé par Jack, leur vitesse moyenne (drift velocity) est très faible dans les conducteurs métalliques, de l'ordre de 1cm/minute aux densités de courant usuelles dans le cuivre.
Dans d'autres matériaux, comme les semiconducteurs, cette vitesse peut être nettement plus élevée.

[f6bes]

Bonsoir à tous !

Je me pose une question sur les circuits électriques domestiques, d'un point de vue physique :
Est-ce que les électrons délivrés par EDF (et que l'on reçoit donc par l'intermédiaire de la prise) parcourent le circuit électrique (par exemple une lampe) ? Ou est-ce que justement ces électrons délivrés par EDF s'entassent uniquement aux bornes du circuit sans y entrer, afin de créer une différence de potentiel et faire ainsi circuler les électrons qui sont déjà présents dans le circuit ?

Merci de m'éclairer !

Bjr à toi,
Les électrons font partis des CONDUCTEURS. Donc il y en a PARTOUT dans les fils, sauf que si rien de branché( consommation) ils ne bougent pas et ...attendent..patiemment "l'ordre" de se ...déplacer (consommation).
C'est la consommation qui les fait se déplacer.

T'as un tuyau d'eau avec des molécules d'eau (électrons). Des molécules t'en a sur toute la longueur de ton tuyau. T'en que robinet fermé, tout se beau monde se tourne les pouces et papote avec sa voisine meme si PRESSION (= TENSION) dans la conduite.
Tu ouvres le robinet...alors là...mesdames les molécules faut vous diriger vers la sortie. C'est pareil pour électrons.
A part que les électrons sont des gastéropodes (pas trop vite , hein, poussez pas SVP !!)
Bon W E

[Tropique]

Bjr à toi,
Les électrons font partis des CONDUCTEURS. Donc il y en a PARTOUT dans les fils, sauf que si rien de branché( consommation) ils ne bougent pas et ...attendent..patiemment "l'ordre" de se ...déplacer (consommation).
C'est la consommation qui les fait se déplacer.

Ce n'est qu'en partie vrai: à température ambiante et même en l'absence de champ électrique, les électrons de conduction bougent pas mal, à cause de l'agitation thermique. Leur vitesse individuelle est même largement plus élevée que la vitesse moyenne lors de la conduction, mais quand un champ électrique est appliqué, un lent mouvement d'ensemble se superpose aux mouvements individuels rapides (mais anarchiques, et de valeur moyenne nulle).

Ceux-ci sont responsables des transferts thermiques: les électrons plus rapides des parties chaudes diffusent vers les parties plus froides, en emportant une partie de la quantité de mouvement, et donc de la chaleur, ce qui tend à rapidement égaliser les températures.
C'est la raison pour laquelle la plupart des métaux sont également de bons conducteurs thermiques.

[f6bes]

Bjr Tropique,
Ce serait donc:
"la causette des molécules d'eau entre elles" version ..électrons
Bon W E

[inviteb70122ae]

Merci pour ces réponses

Mais une vitesse de 1cm par minute ça me choque ! :

Pour charger à fond un condensateur dans un circuit d'environ 200cm, j'ai mis 3 minutes (soit une vitesse de 66cm.min^-1 pour les électrons). Il y a donc un problème de vitesse.
En plus, si j'observe la courbe représentative de la tension aux bornes du condensateur en fonction du temps pendant qu'il se charge, cette courbe est hyperbolique (elle tend vers U_générateur). Mais si les électrons se déplaçaient de manière homogène, cette courbe aurait dû être droite ! Je dois donc en conclure que les électrons se déplacent plus vite au début, et au fur et à mesure du temps, il sont plus lents ?

Et sinon, autre exemple, dans une ampoule à incandescence par exemple, un tout petit déplacement sur place des électrons suffit réellement à faire chauffer le filament au point d'enflammer le gaz ?

[Tropique]

Merci pour ces réponses

Mais une vitesse de 1cm par minute ça me choque ! :

Pour charger à fond un condensateur dans un circuit d'environ 200cm, j'ai mis 3 minutes (soit une vitesse de 66cm.min^-1 pour les électrons). Il y a donc un problème de vitesse.
En plus, si j'observe la courbe représentative de la tension aux bornes du condensateur en fonction du temps pendant qu'il se charge, cette courbe est hyperbolique (elle tend vers U_générateur). Mais si les électrons se déplaçaient de manière homogène, cette courbe aurait dû être droite ! Je dois donc en conclure que les électrons se déplacent plus vite au début, et au fur et à mesure du temps, il sont plus lents ?

Et sinon, autre exemple, dans une ampoule à incandescence par exemple, un tout petit déplacement sur place des électrons suffit réellement à faire chauffer le filament au point d'enflammer le gaz ?

Il faudrait revoir quelques notions de physique et de technologie: l'éclairage avec du gaz qui brûle, ce n'est pas électrique, ce sont les becs de gaz du 19ème siècle.

Et la vitesse de déplacement des électrons ne détermine pas la vitesse du courant électrique: c'est comme quand on ouvre un robinet, même si le tuyau à des kilomètres de long et que l'eau coule lentement, elle sort presque instantanément.
Le seul délai qui intervient est causé par la vitesse du son dans l'eau, et dans le cas du courant, le seul retard qui compte est causé par la vitesse de propagation des ondes EM, càd la vitesse de la lumière.

[f6bes]

Merci pour ces réponses

Mais une vitesse de 1cm par minute ça me choque ! :

Pour charger à fond un condensateur dans un circuit d'environ 200cm, j'ai mis 3 minutes (soit une vitesse de 66cm.min^-1 pour les électrons). Il y a donc un problème de vitesse.
En plus, si j'observe la courbe représentative de la tension aux bornes du condensateur en fonction du temps pendant qu'il se charge, cette courbe est hyperbolique (elle tend vers U_générateur). Mais si les électrons se déplaçaient de manière homogène, cette courbe aurait dû être droite ! Je dois donc en conclure que les électrons se déplacent plus vite au début, et au fur et à mesure du temps, il sont plus lents ?

Et sinon, autre exemple, dans une ampoule à incandescence par exemple, un tout petit déplacement sur place des électrons suffit réellement à faire chauffer le filament au point d'enflammer le gaz ?

Bjr à toi, Tiens regarde cela :
http://upload.wikimedia.org/wikipedi...ation_book.gif
Les boules sont les électrons.Elles ne bougent quasiment pas de place (les gastéropodes).
Par contre "l'information" du déplacement est TRANSMISE en instantanée.
Lorsque la premiére est frappée AUSSITOT la derniére se déplace.
Cet exemple est juste une "façon" de visualiser le concept.
A+

[jiherve]

Bonjour,
en fait il faut être prudent, lorsque l'on débranche une prise il faut, comme avec un tuyau d'arrosage attendre que le surplus d'électrons sous pression se soit écoulé du câble.
JR

[polo974]

Bonjour,
D'abord, le coup du condensateur et son temps de charge, c'est un autre problème (il n'y avait pas une résistance dans l'histoire, dont tu aurais oublié de parler???).

Revenons à nos électrons:
Et comparons à une route avec un bouchon (péage hors de prix à 1km).
la file est à l'arrêt.
une voiture passe,
la suivante avance, et la suivante et la suivante, ... au bout de 2mn on avance d'une case.
ça c'est la vitesse de propagation (300000km/s dans le vide, toujours moins ailleurs)

par contre il faudra poiroter 1 heure pour passer ce foutu péage situé à 1km de là, ça, ça donne la vitesse de déplacement. (de l'ordre du mm/s pour l'électron d'un métal).

(Pour le condensateur, voir un peu les explications sur le net et éventuellement ouvrir un autre sujet.)

[arsene de gallium]

Ce sont les signaux électriques qui se déplacent à environ 300 000 kms.
Les électrons se déplacent plus ou moins vite suivant le type de matériaux et la température.
Voir ici:
http://forums.futura-sciences.com/ph...onsoeoeoe.html

[invited7788175]

en fait il faut être prudent, lorsque l'on débranche une prise il faut, comme avec un tuyau d'arrosage attendre que le surplus d'électrons sous pression se soit écoulé du câble.
JR

Bas c'est pour cela que l'on a inventé les prises à éclipses, c'est pour éviter les débordements d'électrons!

[Tropique]

Bonjour,
en fait il faut être prudent, lorsque l'on débranche une prise il faut, comme avec un tuyau d'arrosage attendre que le surplus d'électrons sous pression se soit écoulé du câble.
JR

Ça vous fait marrer, mais on peut dans certaines expériences de physique observer ce comportement des électrons.....
Comme quoi, il vaut mieux y réfléchir à deux fois avant de dire une connerie: on court toujours le risque que ce n'en soit pas une.

[inviteb70122ae]

D'accord je comprend mieux, il y a un vraie subtilité entre la vitesse du courant électrique et la vitesse des e^- !

Merci à vous

[inviteede7e2b6]

des zélectrons qui veulent pas s'arrêter au stop :

http://www.youtube.com/watch?v=iy47NzfCc20

[jiherve]

Bonsoir,

Ça vous fait marrer, mais on peut dans certaines expériences de physique observer ce comportement des électrons.....
Comme quoi, il vaut mieux y réfléchir à deux fois avant de dire une connerie: on court toujours le risque que ce n'en soit pas une.

Je suis désolé ce n'etait que de l'humour, comme quoi on ne peut pas rire de tout avec tout le monde!
JR

[invited7788175]

Idem,
C'était aussi de l'humour, par contre sur du circuit domestique on est loin de l'expérience de physique en laboratoire!

[Tropique]

Bonsoir,

Je suis désolé ce n'etait que de l'humour, comme quoi on ne peut pas rire de tout avec tout le monde!
JR

Si si, ça me fait marrer, mais au second degré également.

[Tropique]

Idem,
C'était aussi de l'humour, par contre sur du circuit domestique on est loin de l'expérience de physique en laboratoire!

Les analogies sont parfois plus puissantes que ce que l'on croit, et il ne faut pas s'imaginer que les circuits domestiques obéissent à des lois différentes de ceux des laboratoires: dans ce cas précis, si on négligeait les effets macroscopiques du passage des électrons, les lampes à incandescence seraient éternelles.
On sait très bien qu'il n'en est rien, pas besoin de labo sophistiqué pour ça.

[jiherve]

Re
Tropique aurais tu un lien sur ces expériences que je ne connais pas.
Merci.
JR

[Tropique]

Un des effets est l'inductance cinétique:
http://en.wikipedia.org/wiki/Kinetic_inductance

Une autre manifestation est mise en évidence lorsqu'on freine ou qu'on accélère brutalement une bobine mise en rotation à haute vitesse autour de son axe: une petite fém apparait à ses bornes à cause de l'inertie des électrons qui se massent à une extrémité.
Je n'ai pas de lien à proposer, j'ai oublié le nom de cet effet.

Dans les lampes à incandescence, les e- sont responsables du "notching", un effet de l'électromigration:
http://www.oshino-lamps.de/en/tec107.html

[jiherve]

Bonjour,
Merci pour le lien sur l'inductance cinétique je n'en avais jamais entendu parler, cela reste toutefois très loin de l'utilisation quotidienne.
L'électromigration que subissent les filament chauffés est connue depuis plus d'un demi siècle et à donné naissance aux lampes allogènes pour contrer le phénomène, l'effet soret que je découvre aussi n'est pas propre aux électrons si on en croit wiki.
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermophoresis
JR

[Tropique]

Ne pas confondre électromigration et sublimation: les premières lampes à incandescence souffraient surtout de l'évaporation du filament, qui l'affaiblissait et noircissait l'ampoule de verre.
Ce problème a été essentiellement réglé par l'introduction de gaz tampons d'abord comme le krypton, puis par les systèmes halogènes.

Mais même une lampe halogène parfaite finit par lâcher, presque exclusivement à cause de l'électromigration (qui est sans rapport avec la sublimation). L'effet Soret intervient aussi de manière complexe, mais ce n'est pas principalement de cela qu'il s'agit ici, ce n'est pas propre à l'électromigration.

[jiherve]

Re
Oui c'est vrai ce sont deux phénomènes distincts mais d'après ton lien il semblerait que le notching soit surtout du à une alimentation DC qui favorise le déplacement des atomes du matériau constituant le filament, nous sommes effectivement loin du simple déplacement d'électrons.
Qu'est ce qui explique aussi ce phénomène en AC , une forme d'hystérésis ?
JR

[Tropique]

Non, ce sont bien les électrons qui sont en cause, et qui "jouent au bowling" avec les atomes du conducteur.
En DC l'effet est maximal et il se réduit en AC à cause des très faible distances parcourues par les électrons. A 50Hz, il est encore notable, mais à quelques dizaines de KHz (fréquence des transfos électroniques) il devient presque inexistant; ou du moins tout à fait aléatoire.

[polo974]

Donc, si on alimentait nos vielles lampes incandescentes avec du 50kHz, elles auraient une durée de vie nettement allongée???

C'est un truc pour les sono-lampistes ça...

[Tropique]

Donc, si on alimentait nos vielles lampes incandescentes avec du 50kHz, elles auraient une durée de vie nettement allongée???

Oui, et ça fait l'objet de plusieurs brevets, par exemple:
http://www.google.com/patents?id=5RE...page&q&f=false