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comportement dynamique des supraconducteurs



  1. #1
    melchisedec

    comportement dynamique des supraconducteurs


    ------

    dans un conducteur parcouru par un courant les électrons vont dans un sens et les ions ont tendance à aller dans l'autre sens contrarié par le vent d'électrons qu'ils se prennent en pleine figure (effet joule) donc globalement, le courant n'a pas d'action dynamique (mouvement) sur le conducteur. Est-ce le cas dans un supraconducteur si il n'y a pas de "frictions" avec les électrons ?

    -----

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  3. #2
    Karibou Blanc

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Salut,

    J'ai du mal à comprendre le sens de ta question. Es-tu familier avec la théorie des bandes et le modèle des électrons faiblement liés ?

    Dans un supraconducteur, il y nécessairement intéractions entre les électrons, puisqu'il faut les apparier afin de pouvoir les condenser tous dans le même état. Pour les supra à basse température critique, cette intéraction se fait via les ions du réseau (c'est la théorie BCS). Pour les supra à haute température critique (ie > 80K), le phénomène est différent et n'est pas encore réellement compris aujourd'hui mais l'intéraction serait magnétique cela ne fait plus de doute.
    Dernière modification par Karibou Blanc ; 10/11/2004 à 23h47.

  4. #3
    j.yves

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par melchisedec
    dans un conducteur parcouru par un courant les électrons vont dans un sens et les ions ont tendance à aller dans l'autre sens
    Attention, çà c'est pour les électrolytes en solution pas pour les conducteurs!! dans un conducteur il n'y a que les électrons qui bougent, et rien qui va en sens inverse.

  5. #4
    j.yves

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par melchisedec
    donc globalement, le courant n'a pas d'action dynamique (mouvement) sur le conducteur.
    Est-ce que tu veux dire que le conducteur ne "bouge" pas même lorsqu'il est parcouru par un courant? Mais les électrons dedans, ils sont bien en mouvement, donc je ne comprends pas ce que tu veux dire.

  6. #5
    melchisedec

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par Karibou Blanc
    Salut,

    J'ai du mal à comprendre le sens de ta question. Es-tu familier avec la théorie des bandes et le modèle des électrons faiblement liés ?

    Dans un supraconducteur, il y nécessairement intéractions entre les électrons, puisqu'il faut les apparier afin de pouvoir les condenser tous dans le même état. Pour les supra à basse température critique, cette intéraction se fait via les ions du réseau (c'est la théorie BCS). Pour les supra à haute température critique (ie > 80K), le phénomène est différent et n'est pas encore réellement compris aujourd'hui mais l'intéraction serait magnétique cela ne fait plus de doute.
    Je reprécise ma question :

    Je connais la théorie BCS. Dans un supra, les électrons sont synchro et ne forment plus qu'une seule entité et sont également synchro avec les ions en les faisant vibrer (phonons) de sorte que c'est l'attraction fugitive d'un ion en position attractive vis à vis d'un des électrons de la paire qui permet d'associer les électrons en paire malgré leur interaction répulsive. Mais puisque le réseau ne joue plus le rôle d'un écran vis à vis des électrons (effet joule) mais au contraire donne aux électrons une vitesse beaucoup plus grande que dans un conducteur, ne devrait-on pas s'attendre qu'en retour le réseau d'ions ait une impulsion en sens inverse, c'est à dire tout le supra lui même (à l'exception des électrons bien sûr) ?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Karibou Blanc

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    mais au contraire donne aux électrons une vitesse beaucoup plus grande que dans un conducteur,
    Or c'est faux, la vitesse des paires électrons supra est toujours de l'ordre de la vitesse de Fermi. Dans un supra la conduction n'est pas meilleure parce que les électrons font plus vite mais parce qu'ils forment un condensat cohérent d'électron, c'est l'équivalent des photons dans un laser.

    ne devrait-on pas s'attendre qu'en retour le réseau d'ions ait une impulsion en sens inverse
    Euh, oui en principe mais quand tu regardes les ordres de grandeurs... L'impulsion suplémentaires des électrons lorsqu'un champ est appliqué est rididuleusement faible devant celle nécessaire au déplacement de l'énorme masse du réseau

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  10. #7
    melchisedec

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par Karibou Blanc
    Euh, oui en principe mais quand tu regardes les ordres de grandeurs... L'impulsion suplémentaires des électrons lorsqu'un champ est appliqué est rididuleusement faible devant celle nécessaire au déplacement de l'énorme masse du réseau
    C'est pourtant le mouvement d'électrons de masse ridicule qui mobilise tout un conducteur dans la force de Laplace, me semble t'il ?

  11. #8
    Karibou Blanc

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Salut,

    C'est pourtant le mouvement d'électrons de masse ridicule qui mobilise tout un conducteur dans la force de Laplace, me semble t'il ?
    Je ne comprends pas ce que tu veux dire par mobiliser un conducteur dans une force...
    Ce que je voulais plus haut, c'était que la quantité de mouvement des électrons est totalement négligeable devant celle du réseau à cause de la très faible masse de l'électron. Après je n'ai jamais dit que l'effet électrodynamique (qui fait intervenir la charge et non la masse) était négligeable bien au contraire.
    Je ne sais pas si est sur la même longueur d'onde

  12. #9
    melchisedec

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Je voulais dire que lorqu'on soumet un conducteur parcouru par un courant d'électrons, à un champ magnétique, ce dernier dévie de leur trajectoire les électrons et la déviation du courant d'électrons dans le conducteur est bien à l'origine du mouvement de l'ensemble du conducteur, où je me trompe ?

    Maintenant, dans un supraconducteur, le mouvement des électrons a bien une origine électrodynamique, c'est donc bien la charge électrique qui travaille, je serais donc tenté de penser que le réseau ionique tout entier doit prendre une impulsion non négligeable auquel cas on aurait là un moteur électrique très simple d'un rendement maximal.

  13. #10
    Karibou Blanc

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    la déviation du courant d'électrons dans le conducteur est bien à l'origine du mouvement de l'ensemble du conducteur, où je me trompe ?
    Là, tu parles de l'effet Hall. Mais je ne comprends pas pourquoi tu voudrais que l'ensemble du conducteur se déplace. L'effet du champ magnétique est simplement de dévier les électrons et ainsi de créer une tension perpendiculairement à leur trajectoire initiale. Non franchement, je ne vois pas pourquoi le conducteur se déplacerait. Peut-être as tu été tenté de dire la force de Laplace s'appliquait au ions du réseau. Mais si ton champs est constant, et tes ions immobiles, il ne se passera rien, mise à part l'aimantation du matériau.

    le réseau ionique tout entier doit prendre une impulsion non négligeable
    Là dessus, je t'ai déjà répondu. En supposant que l'impulsion est conservée, celle que recevrait le réseau serait négligeable (p=mv) puisque la masse du réseau est beaucoup plus grande que celle de tes électrons.
    Qu'on soit dans un supra ou un conducteur normale, l'impulsion des électrons est sensiblement du même ordre de grandeur, puisque la vitesse est toujours de l'ordre de celle de Fermi.

  14. #11
    melchisedec

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par Karibou Blanc
    Là, tu parles de l'effet Hall. Mais je ne comprends pas pourquoi tu voudrais que l'ensemble du conducteur se déplace. L'effet du champ magnétique est simplement de dévier les électrons et ainsi de créer une tension perpendiculairement à leur trajectoire initiale. Non franchement, je ne vois pas pourquoi le conducteur se déplacerait. Peut-être as tu été tenté de dire la force de Laplace s'appliquait au ions du réseau. Mais si ton champs est constant, et tes ions immobiles, il ne se passera rien, mise à part l'aimantation du matériau.
    .
    Alors prenons le problème à l'envers . Il existe bien une expérience dans laquelle une barre conductrice non fixée et posée sur 2 rails eux même conducteurs (et parcourus par un courant) plongée dans un champ magnétique perpendiculaire se met à bouger, je n'ai pas rêvé je l'ai vu faire quand j'étais à l'école. Qu'est-ce qui microscopiquement est à l'origine de ce mouvement ?

  15. #12
    j.yves

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par melchisedec
    Qu'est-ce qui microscopiquement est à l'origine de ce mouvement ?
    Ben c'est le mouvement des electrons de conduction! L'origine microscopique de la force de Laplace c'est la force de Lorentz.

    Et les ions subissent bien une force electrique de sens contraire aux electrons mais ils ne bougent pas donc pas de force de Lorentz pour eux.

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  17. #13
    melchisedec

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par j.yves
    Ben c'est le mouvement des electrons de conduction! L'origine microscopique de la force de Laplace c'est la force de Lorentz.

    Et les ions subissent bien une force electrique de sens contraire aux electrons mais ils ne bougent pas donc pas de force de Lorentz pour eux.
    AH BON LES IONS NE BOUGENT PAS ......ET LE MOUVEMENT ENTIER DU CONDUCTEUR CA N'EST PAS UN MOUVEMENT ? comment des électrons aussi petits peuvent-ils faire bouger tout un conducteur ?

  18. #14
    melchisedec

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par Karibou Blanc
    Or c'est faux, la vitesse des paires électrons supra est toujours de l'ordre de la vitesse de Fermi. Dans un supra la conduction n'est pas meilleure parce que les électrons font plus vite mais parce qu'ils forment un condensat cohérent d'électron, c'est l'équivalent des photons dans un laser.
    De quel ordre est la vitesse de Fermi ?

  19. #15
    j.yves

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par melchisedec
    AH BON LES IONS NE BOUGENT PAS ......ET LE MOUVEMENT ENTIER DU CONDUCTEUR CA N'EST PAS UN MOUVEMENT ? comment des électrons aussi petits peuvent-ils faire bouger tout un conducteur ?
    Ah pardon... je croyais qu'on s'interessait a un circuit immobile. Je crois que je vais relire toute la discussion...

  20. #16
    j.yves

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par melchisedec
    De quel ordre est la vitesse de Fermi ?
    Du meme ordre que la vitesse d'un electron sur une couche externe d'un atome, c'est a dire quelques milliemes de la vitesse de la lumiere (en tres gros...)

  21. #17
    melchisedec

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par j.yves
    Du meme ordre que la vitesse d'un electron sur une couche externe d'un atome, c'est a dire quelques milliemes de la vitesse de la lumiere (en tres gros...)
    Ca veut donc dire par soucis de conservation de la quantité de mouvement de l'ensemble, que les ions seraient donc capables de prendre une vitesse de plusieurs dizaines de mètres par seconde en ordre de grandeur en sens inverse des électrons ?

  22. #18
    j.yves

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    J'ai du mal à comprendre, je crains encore une fois que nous ne parlions pas de la même chose... Donc je vais mettre les points sur les i, comme ça on pourra vérifier! Le mouvement des ions, c'est le mouvement du conducteur, celui qu'on observe: le fil électrique se déplace sous l'action de la force de Laplace. La vitesse des électrons, c'est la vitesse des ions+une composante parallèle au fil (pour un fil mince) qui correspond à la conduction du courant. C'est cette composante-là qui est égale à la vitesse de Fermi.

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  24. #19
    Sigmar

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Je me suis posé une question (et oui ça m'arrive).
    En lisant un autre sujet sur l'espace et l'hypothétique utilisation des supraconducteurs, j'en suis arrivé à la conclusion suivante.
    Dans l'espace, les températures étant très faibles, les métaux supra-conducteurs seront comme dans des poissons dans l'eau. D'où un acheminement de l'énergie sans pertes...
    Vrai ou pas ?
    Et si c'est le cas, quels sont les perspectives scientifiques ?
    "I have to understand the world, you see." (Richard P. Feynman)

  25. #20
    melchisedec

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par j.yves
    J'ai du mal à comprendre, je crains encore une fois que nous ne parlions pas de la même chose... Donc je vais mettre les points sur les i, comme ça on pourra vérifier! Le mouvement des ions, c'est le mouvement du conducteur, celui qu'on observe: le fil électrique se déplace sous l'action de la force de Laplace. La vitesse des électrons, c'est la vitesse des ions+une composante parallèle au fil (pour un fil mince) qui correspond à la conduction du courant. C'est cette composante-là qui est égale à la vitesse de Fermi.
    Je me trompe peut être ou j'ai mal compris mais si les électrons sont capables de prendre une vitesse représentant un millième de la vitesse de la lumière (vitesse de fermi) dans un sens le reste du conducteur (atomes neutres + ions) me semble t'il devraient prendre une petite partie de ce millième de la vitesse de la lumière donc déplacer l'ensemble du conducteur à l'inverse du sens des électrons, ça ferait alors un moteur électrique très simple pouvant tourner à traès grande vitesse angulaire non ? mais je dois déconner

  26. #21
    melchisedec

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Citation Envoyé par Sigmar
    Je me suis posé une question (et oui ça m'arrive).
    En lisant un autre sujet sur l'espace et l'hypothétique utilisation des supraconducteurs, j'en suis arrivé à la conclusion suivante.
    Dans l'espace, les températures étant très faibles, les métaux supra-conducteurs seront comme dans des poissons dans l'eau. D'où un acheminement de l'énergie sans pertes...
    Vrai ou pas ?
    Et si c'est le cas, quels sont les perspectives scientifiques ?
    Il est vrai que dans l'espace on a pas théoriquement à dépenser d'énergie considérable pour amener les conducteurs à leur température de supraconduction.

    Les perspectives sont, je suppose un très grand rendement des appareils utilisés dans l'espace, mais encore faut-il y aller, c'est pour ça qu'on cherche à faire des supra à température terrestre ambiante.

  27. #22
    IluvMaxwell

    Re : comportement dynamique des supraconducteurs

    Au sujet de vitesses, il y a plusieurs vitesses en jeu dans la conduction electrique (comme dans la conduction du son dans un gaz). Ainsi le courant résulte d'une vitesse de dérive macroscopique due au champ électrique appliqué de l'extérieur. La vitesse de dérive est très faible (qq mm/s) alors la vitesse moyenne d'un electron est beaucoup plus grande.
    Quand aux ions, ils sont mobiles autour de leurs positions d'équilibres (fonction de la température). On représente les vibrations de ces ions par des ondes délocalisées (les modes propre du réseau) : les phonons.

    La supra résulte d'un couplage de 2 fonctions d'ondes electroniques et un phonon permettant de créer une nouvelle quasi-particule (composée de 2 electron+un phonon). Peut être ceci permet de clarifier toutes ces différentes vitesses... s'inspirer de la description d'un gaz pour les électrons et d'un sommier à ressort pour les ions)

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