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Vitesse des électrons...



  1. #1
    ybebert34

    Vitesse des électrons...

    Bonjour,

    En gros la vitesse des électrons est de 0,5 mm/s
    Comment peut-on alors expliquer que la vitesse d'un signal électrique est infiniment plus grande ?
    Merci
    A bientot

    -----


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  3. #2
    invite34596000666

    Re : Vitesse des électrons...

    Tu parles donc des électrons dans un conducteur…

    Une analogie…
    Est-ce que tu connais le pendule de Newton ?

    Il y a 2 « vitesses » dans ce pendule (je numérote les billes de 1 à 5) :
    1) La vitesse de la bille 1 qui vient cogner les autres billes (2,3,4,5)
    2) L'écart de temps entre le moment où la bille 1 touche les billes 2,3,4,5 et le moment où la bille 5 décolle

    Peux-tu concevoir que quelque soit la vitesse de la bille 1 quand elle arrive sur la bille 2, la bille 5 décolle quasi instantanément.

    La bille 1, c'est un électron dans le fil au niveau de l'interrupteur sur lequel tu appuies. La bille 5, c'est un électron dans le filament de ton ampoule.
    Quand tu appuies sur l'interrupteur, tu mets en mouvement un électron au niveau de l'interrupteur. Par un phénomène analogue à celui du pendule de Newton, un électron dans le filamament de l'ampoule est également mis en mouvement quasi instantanément.

    Est-ce clair ?

  4. #3
    marsan09

    Re : Vitesse des électrons...

    bonjour,
    on peut aussi faire une analogie hydraulique :
    lorsqu'on ouvre un robinet, l'eau peut s'écouler lentement à la sortie mais elle circule immédiatement dans tout le tuyau.

  5. #4
    LPFR

    Re : Vitesse des électrons...

    Bonjour.
    Je me permets d'ajouter une petite correction.
    La vitesse des électrons due à la seule agitation thermique est de l'ordre de 106 m/s.
    La vitesse de l'ensemble des électrons due à la conduction électrique est de l'ordre de 10-6 m/s.
    Au revoir.

  6. #5
    ybebert34

    Re : Vitesse des électrons...

    Gueom00, je vois bien l'analogie avec le pendule. Et je vois bien qu'un "électron qui bouge" au niveau de l'interrupteur entraine qu'immédiatement un électron bouge coté filament. Peut on expliquer ça par une transmission d'énéergie ? : l'énergie (cinétique due à la conduction) de l'électron dans l'interrupteur se propage trés vite à l'électron dans le filament .
    Cette explication n'est-elle pas trop erronnée??
    Merci à tous de vos réponses

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    obi76

    Re : Vitesse des électrons...

    Citation Envoyé par ybebert34 Voir le message
    Gueom00, je vois bien l'analogie avec le pendule. Et je vois bien qu'un "électron qui bouge" au niveau de l'interrupteur entraine qu'immédiatement un électron bouge coté filament. Peut on expliquer ça par une transmission d'énéergie ? : l'énergie (cinétique due à la conduction) de l'électron dans l'interrupteur se propage trés vite à l'électron dans le filament .
    Cette explication n'est-elle pas trop erronnée??
    Merci à tous de vos réponses
    Ce n'est pas en terme d'énergie cinétique qu'il faut raisonner, mais en terme d'énergie potentielle électrostatique...

    L'énergie cinétique d'un électron due à la température ça vaut en moyenne 0. Due au courant, c'est très faible (10^-6 m.s^-1 pour quelque chose de cette masse, c'est largement négligeable).

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  10. #7
    LPFR

    Re : Vitesse des électrons...

    Bonjour Obi.
    Citation Envoyé par obi76 Voir le message
    L'énergie cinétique d'un électron due à la température ça vaut en moyenne 0.
    Désolé, mais pour une fois je ne suis pas d'accord avec vous. L'énergie moyenne des électrons est (3/2)kT, si on les considère comme un gaz d'électrons libres. Si on tient compte des interactions avec le réseau c'est un peu différent.
    Les vitesses que j'ai donné (de l'ordre de 106 m/s) viennent du Kittel.
    Cordialement,
    LPFR

  11. #8
    obi76

    Re : Vitesse des électrons...

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Bonjour Obi.

    Désolé, mais pour une fois je ne suis pas d'accord avec vous. L'énergie moyenne des électrons est (3/2)kT, si on les considère comme un gaz d'électrons libres. Si on tient compte des interactions avec le réseau c'est un peu différent.
    D'accord mais en quoi ça fait que la moyenne n'est pas nulle ?

  12. #9
    LPFR

    Re : Vitesse des électrons...

    Re.
    Citation Envoyé par ybebert34 Voir le message
    Et je vois bien qu'un "électron qui bouge" au niveau de l'interrupteur entraine qu'immédiatement un électron bouge coté filament. Peut on expliquer ça par une transmission d'énéergie ? : l'énergie (cinétique due à la conduction) de l'électron dans l'interrupteur se propage trés vite à l'électron dans le filament .
    Cette explication n'est-elle pas trop erronnée??
    Merci à tous de vos réponses
    Très vite mais pas immédiatement.
    L'expression "transmission d'énergie" est un sac où l'on peut mètre tout et n'importe quoi car elle n'explique rien.
    Dans le cas de l'interrupteur et la mise en mouvement des électrons le long du fil, c'est un peu plus complique. Il faut voir ça comme la transmission d'un signal le long d'une ligne de transmission.
    En simplifiant à mort, on peu dire que à l'endroit de l'interrupteur on modifie brusquement le potentiel du fil électrique. Ceci modifie le champ électrique crée par le fil. Cette modification de champ électrique crée un champ magnétique qui varie dans le temps, et la variation de ce champ magnétique induit une tension dans le fil, qui modifie dans le même sens la tension du fil mais un peu plus loin. La modification due à la fermeture de l'interrupteur c'est propagé un peu le long du fil. Et on recommence:
    Cette modification de champ électrique crée un champ magnétique qui varie dans le temps, et la variation du champ magnétique induit une tension dans le fil, qui modifie dans le même sens la tension du fil mais un peu plus loin.
    Etc., etc.
    La vitesse de propagation de cette perturbation dépend surtout de la géométrie des deux conducteurs et de la constate diélectrique de l'isolant du fil. Mais elle proche et inférieure à la vitesse de la lumière dans le vide.
    A+

  13. #10
    LPFR

    Re : Vitesse des électrons...

    Citation Envoyé par obi76 Voir le message
    D'accord mais en quoi ça fait que la moyenne n'est pas nulle ?
    Re.
    C'est la vitesse moyenne qui est nulle. Pas l'énergie cinétique moyenne.
    A+

  14. #11
    LPFR

    Re : Vitesse des électrons...

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Re.
    C'est la vitesse moyenne qui est nulle. Pas l'énergie cinétique moyenne.
    A+
    Re.
    Correction. Je m'embrouille moi-même.
    C'est la moyenne des vitesses qui est nulle, pas la vitesse moyenne ni l'énergie cinétique.
    A+

  15. #12
    Astérion

    Re : Vitesse des électrons...

    Bonjour,

    L'énergie cinétique moyenne pour un élément d'un gaz parfait classique dépend de la vitese quadratique moyenne et non de la vitesse moyenne au carré.



    LPFR a raison, l'énergie cinétique moyenne d'un électron est non nul (dans le cas d'un gaz non dégénéré).

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  17. #13
    obi76

    Re : Vitesse des électrons...

    Effectivement, je suis bête... j'ai rien dis

  18. #14
    gatsu

    Re : Vitesse des électrons...

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Re.
    Correction. Je m'embrouille moi-même.
    C'est la moyenne des vitesses qui est nulle, pas la vitesse moyenne ni l'énergie cinétique.
    A+
    Je crois que pour éviter les ambrouilles il faudrait rajouter le terme "quadratique" quelque part. La vitesse quadratique moyenne est non nulle alors que la vitesse moyenne est nulle.
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  19. #15
    b@z66

    Re : Vitesse des électrons...

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    Je crois que pour éviter les embrouillas il faudrait rajouter le terme "quadratique" quelque part. La vitesse quadratique moyenne est non nulle alors que la vitesse moyenne est nulle.
    Tout à fait, car sinon cela serait étonnant que l'on ait déjà pu voir des composants électroniques courir tout seul(bien qu'ils aient des pattes).
    La curiosité est un très beau défaut.

  20. #16
    ybebert34

    Re : Vitesse des électrons...

    Merci à tous de vos réponses, j'ai un peu de mal à vous suivre mais c'est super interressant...
    Au fait comment a-ton fait pour évaluer cette vitesse des électrons (due à la conduction électrique) autour donc de 0,5mmm/s ?
    A+

  21. #17
    obi76

    Re : Vitesse des électrons...

    Tu connais la définition d'un ampère, ça te donne directement le nombre d'électrons qui passent par seconde dans une section.

    La densité d'électron dans un métal tu la connais (1 électron libre par atome pour du fer par exemple), tu peux donc directement en déduire leur vitesse par la relation suivante :

    débit d'électron (intensité) = vitesse des électrons * surface du matériau

    Cordialement

  22. #18
    LPFR

    Re : Vitesse des électrons...

    Bonjour.
    Voici une version plus détaillée:
    On connaît la charge transporté par chaque électron.
    On connaît que la charge transporté par un courant est 'I.t'.
    Donc, pour un courant donné on peut calculer le nombre d'électrons qui doit traverser un endroit du conducteur par seconde
    On connaît le nombre d'électrons libres dans un conducteur (on sait le mesurer).
    Avec ça et la section du conducteur, on peut calculer la vitesse moyenne que doivent avoir les électrons.
    En fait on arrive à la formule J=qnv, où J est la densité de courant (A/m²), q la charge de l'électron, n la densité d'électrons en volume (particules/m3), et v leu vitesse (m/s).
    Au revoir

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  24. #19
    curieuxdenature

    Re : Vitesse des électrons...

    et la version chiffrée, au §1.4

    http://www.univ-lemans.fr/enseigneme..._elec/lois.pdf
    L'electronique, c'est fantastique.

  25. #20
    obi76

    Re : Vitesse des électrons...

    La version vulgarisée, la version exacte et l'application numérique, reste plus que la version expérimentale et je pense qu'il sera comblé

  26. #21
    ybebert34

    Re : Vitesse des électrons...

    Ok merci beaucoup LPFR

    A+

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