Question sur la loi d'ohm et son analogie avec le tuyau

[invitea1b94408]

Bonjour,
j'ai un petit souci pour bien comprendre concrètement ce qui se passe dans un circuit en série; voici ce que j'ai trouvé sur un site : "Lorsque qu'un tuyau transporte de l'eau il suffit d'écraser un peu le tuyau pour que le débit d diminue et que la pression augmente en amont A du point d'étranglement et diminue en aval B de celui-ci.
Plus la résistance au point d'étranglement sera importante et plus sera grande la différence de pression entre les points A et B. En même temps que la résistance augmente, le débit diminue. Si le tuyau est complètement écrasé, l'eau ne passe plus, le débit est nul et la résistance est infinie.
On imagine également que s'il y a deux points d'étranglement l'un à la suite de l'autre (en série) sur le tuyau, la résistance globale sera plus grande et le débit encore plus faible.
Autres constations : un tuyau court est moins résistant qu'un tuyau long et un petit tuyau plus résistant qu'un gros tuyau.".
Y'a-t-il le même débit en amont et en aval de l'étranglement? Quel est (très concrètement) par analogie le comportement des électrons en amont et en aval de l'étranglement pour que ces derniers soient à l'origine d'une tension? Si quelqu'un a une réponse.. Merci d'avance.
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[invite6dffde4c]

Y'a-t-il le même débit en amont et en aval de l'étranglement? Quel est (très concrètement) par analogie le comportement des électrons en amont et en aval de l'étranglement pour que ces derniers soient à l'origine d'une tension? Si quelqu'un a une réponse.. Merci d'avance.

Bonjour.
Oui, le débit d'eau ou d'électrons est constant tout le long du tuyau et du circuit électrique
(Pour les puristes: je néglige le gonflement du tuyau et les capacités parasites).
En électricité on préfère utiliser le terme "charge électrique" (courant * temps = ampères * seconde = coulombs) à la place de débit.
Ce qui crée un courant d'eau dans un tuyau c'est la différence de pression entre les extrémités et non l'inverse. Ce qui crée le courant électrique c'est la différence de tension aux bornes d'un conducteur. Et non l'inverse (même si les puristes peuvent encore protester).
Au revoir.

[invitea1b94408]

Merci. Mais au final pourquoi la tension est-elle nulle aux bornes d'un fil et pourquoi mesure-t-on une tension aux bornes d'un dipôle possédant une résistance?

[invite6dffde4c]

Merci. Mais au final pourquoi la tension est-elle nulle aux bornes d'un fil et pourquoi mesure-t-on une tension aux bornes d'un dipôle possédant une résistance?

Re.
Aux bornes d'un fil parfaitement conducteur, la tension est nulle. Mais pas aux bornes d'un fil électrique quelconque. Ce qui arrive est que la chute de tension est faible comparée à celle obtenue, pour le même courant, aux bornes d'une résistance et on peut, dans la plupart des cas, négliger cette tension et la considérer nulle (même si elle ne l'est pas tout a fait).

On mesure la tension aux bornes de ce que l'on a envie (ou ordre) de le faire.
J'ai chez moi de tas de fils et des résistances dont je ne mesure pas la tension (parce que j'en n'ai rien à faire). Je ne comprends pas votre question.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea1b94408]

Pour être plus clair j'aurais du demander comment se fait-il qu'il apparaisse une tension aux bornes d'un dipole qui possède une résistance. En fait, électriquement comment se fait-il qu'il apparaisse une diffèrence de potentiel au niveau de la résistance?

[invite6dffde4c]

Re.
Les différences de potentiel n'apparaissent pas d'elles mêmes. Ce nous qui les appliquons (par exemple, avec une pile).
Et quand nous appliquons une différence de potentiel sur un conducteur, un courant se crée: les électrons du métal subissent des forces électriques (dues au champ électrique) qui les mettent en mouvement et c'est ça le courant.
A+

[invitea1b94408]

Merci pour votre réponse mais ce n'est pas dans ce sens que je posai ma question. En fait, prenons un circuit en série avec une pile qui fournit une tension de 9 V par exemple et 2 lampes aux bornes desquelles on mesure respectivement une tension de 7V et 2V. Ces 2 lampes ont donc chacune une résistance de valeur distincte. J'aimerai simplement savoir pourquoi électriquement ( de manière concrète) le voltmètre branché aux bornes de chaque lampe mesure respectivement une tension de 7V et 2V. Merci encore.

[invite6dffde4c]

Re.
Je suppose que l'on vous a déjà parlé de la loi d'Ohm: V = R.I.
Le courant qui circulera à travers les deux résistances devra satisfaire cette loi et le courant qui circule dans les lampes et dans la pile est le même. Pour le même courant, la tension aux bornes de la résistance plus faible sera plus petite qu'aux bornes de la résistance plus grande.
Dans votre exemple, le rapport des deux résistances est de 7/2.
A+

[invitea1b94408]

Re.
Je suppose que l'on vous a déjà parlé de la loi d'Ohm: V = R.I.
Le courant qui circulera à travers les deux résistances devra satisfaire cette loi et le courant qui circule dans les lampes et dans la pile est le même. Pour le même courant, la tension aux bornes de la résistance plus faible sera plus petite qu'aux bornes de la résistance plus grande.
Dans votre exemple, le rapport des deux résistances est de 7/2.
A+

Ok, et en parlant "électrons" (sans utiliser la formule U = R*I), qu'est ce qu'il se passe pour que l'on mesure les tensions respectives de 7V et 2V aux bornes respectives des 2 lampes, je veux dire y a-t-il moins d'électrons qui sortent de la résistance qu'il n'en rentre d'où apparition d'une tension? Ma question est peut-être un peu bizarre mais il y a quelques points qui restent flous pour moi. Merci.

[invite6dffde4c]

Ok, et en parlant "électrons" (sans utiliser la formule U = R*I), qu'est ce qu'il se passe pour que l'on mesure les tensions respectives de 7V et 2V aux bornes respectives des 2 lampes, je veux dire y a-t-il moins d'électrons qui sortent de la résistance qu'il n'en rentre d'où apparition d'une tension? Ma question est peut-être un peu bizarre mais il y a quelques points qui restent flous pour moi. Merci.

Re.
Oh NON! Le nombre d'électrons qui rentrent et qui sortent est TOUJOURS le même.

En réalité vous ne pouvez pas "oublier" V=RI, la relation est partout et tout vient de là: pour avoir un même courant il faut plus de tensions pour une grande résistance que pour une petite.
C'est comme pour les tuyaux: pour un même débit il faut plus de différence de pression pour un petit tuyau (forte résistance) que pour un gros tuyau (faible résistance).
A+

[invitea1b94408]

Oh NON! Le nombre d'électrons qui rentrent et qui sortent est TOUJOURS le même.

C'est vrai que c'est logique.
Mais alors dans le circuit que j'ai décrit, comment peut-on expliquer que la somme des tensions aux bornes des 2 lampes est pile égale à la tension aux bornes du générateur. Je veux dire que le Mr.Ohm a bien du s'imaginer ce qu'il se passe pour que U_générateur =U_lampe1 + U_lampe2 avant de mettre tout en formule, non?

[invite1c0eeca8]

babar, tu ve peut etre connaitre le phénomène physique et concret qui se cache derriere ses équations?

[invitea1b94408]

babar, tu ve peut etre connaitre le phénomène physique et concret qui se cache derriere ses équations?

Salut, c'est tout à fait ça que je cherche.

[invite1c0eeca8]

a borne + du géné crée un champ électrique dans les fils et les composants.

le potentiel électrique baisse au fur et à mesure qu'on s'éloigne du + jusqu'à s'annuler à la borne -

chaque composant contibue à faire baisser le courant de par leur resistance; mais attention le courant est un mouvement d'ensemble des électrons qui sautent d'atomes en atome ( ce n'est pas un fluide comme l'eau d'une rivière)

d'autres t'en diront plus
slt

[invite6dffde4c]

a borne + du géné crée un champ électrique dans les fils et les composants.

le potentiel électrique baisse au fur et à mesure qu'on s'éloigne du + jusqu'à s'annuler à la borne -

chaque composant contibue à faire baisser le courant de par leur resistance; mais attention le courant est un mouvement d'ensemble des électrons qui sautent d'atomes en atome ( ce n'est pas un fluide comme l'eau d'une rivière)

d'autres t'en diront plus
slt

Bonjour.
Je crois que vous vouliez dire "potentiel" et non courant.

El les électrons de conduction ne sautent pas d'atome en atome. Ce sont des électrons dits "libres" et se baladent dans le conducteur sans "voir" les atomes. L'analogue avec un fluide est parfaitement justifié. D'ailleurs on parle de ces électrons comme du "gaz d'électrons".
Au revoir.

[invite21348749873]

Bonjour Babar
Pour répondre à votre question sur l'apparition de la ddp aux bornes d'un circuit (disons une résistance) parcourue par un courant, voyez les choses comme ceci.
Quand vous connectez le generateur, vous créez un champ electrique E à l'interieur du conducteur, et les électrons libres de ce conducteur soumis à la force -qE se déplacent vers le pole + du generateur: le courant circule.
Le pole + du generateur est en déficit d'électrons par rapport au pole- vous pouvez imaginer que le pole + aspire les électrons generés sur le pole-, a travers le circuit .
La charge électrique globale de la portion de circuit reliée au pole + reste toujours inférieure à la charge electrique de la portion reliée au pole - et c'est ce désequilibre permanent qui fait circuler les charges.
Ce désequilibre se nomme "différence de potentiel".

[invite1c0eeca8]

non , non
j'assume ce que j'ai écrit : un composant, de par sa présence et sa résistance intrinsèque , contribue à faire baisser le courant une fois qu'il est placé dans le circuit

d'autre part, comment expliquer la circulation de "trous" en sens inverse des electrons avec le modele du gaz d'electrons libre?
je crois honnetement que les electrons d'un métal sont pseudo-libres car soumis un tantinet à l'attraction des noyaux

cordialement

[invitea1b94408]

Rebonjour à tous,
en fait je viens d'identifier ce qui me turlupinait exactement; j'ai trouvé ceci sur un site: "c’est Ohm qui montra que chaque point d’un circuit fermé possédait une « force électroscopique » (potentiel électrique) qui décroissait tout au long du circuit". Effectivement, d'après ce que j'ai compris cela est bien mis en évidence dans l'analogie avec le tuyau; en fait imaginons un robinet qui fournit une certaine pression à un tuyau ouvert, on pince ensuite le tuyau à un endroit (pas complètement sinon l'eau ne s'écoule plus, plus on sert plus la résistance est élevée). D'après ce que j'ai lu la pression exercée par l'eau en amont du point d'étranglement sera plus élevée que la pression en aval de ce point. Bien sûr la différence de pression entre l'amont et l'aval du point d'étranglement équivaut par analogie à la différence de potentiel mesurée aux bornes de la résistance. Or, ce qui me dérange c'est comment expliquer CONCRETEMENT qu'il y ' ait une pression plus forte qui s'exerce en amont du point d'étranglement qu'en aval (sachant que le débit est le même en amont, dans la résistance et en aval de la résistance (et en tout autre point du circuit bien sûr))? Les électrons entrent-ils moins facilement dans la résistance qu'ils n'en sortent ou que se passe-t-il? Pour résumer qu'entend Ohm par le terme "force électroscopique"?
J'espère avoir été assez clair, merci d'avance.

[invite21348749873]

Rebonjour à tous,
en fait je viens d'identifier ce qui me turlupinait exactement; j'ai trouvé ceci sur un site: "c’est Ohm qui montra que chaque point d’un circuit fermé possédait une « force électroscopique » (potentiel électrique) qui décroissait tout au long du circuit". Effectivement, d'après ce que j'ai compris cela est bien mis en évidence dans l'analogie avec le tuyau; en fait imaginons un robinet qui fournit une certaine pression à un tuyau ouvert, on pince ensuite le tuyau à un endroit (pas complètement sinon l'eau ne s'écoule plus, plus on sert plus la résistance est élevée). D'après ce que j'ai lu la pression exercée par l'eau en amont du point d'étranglement sera plus élevée que la pression en aval de ce point. Bien sûr la différence de pression entre l'amont et l'aval du point d'étranglement équivaut par analogie à la différence de potentiel mesurée aux bornes de la résistance. Or, ce qui me dérange c'est comment expliquer CONCRETEMENT qu'il y ' ait une pression plus forte qui s'exerce en amont du point d'étranglement qu'en aval (sachant que le débit est le même en amont, dans la résistance et en aval de la résistance (et en tout autre point du circuit bien sûr))? Les électrons entrent-ils moins facilement dans la résistance qu'ils n'en sortent ou que se passe-t-il? Pour résumer qu'entend Ohm par le terme "force électroscopique"?
J'espère avoir été assez clair, merci d'avance.

Re bonjour
Prenez deux conducteurs, l'un chargé au potentiel V1 et l'autre au potentiel V2; V2>V1 tous deux positifs.
Reliez ces deux conducteurs par une résistance.
Vous aurez un déplacement d'électrons de V1 vers V2 , car il existera un champ electrique entre les deux.
A chaque instant, le conducteur V2 et l'extrémité de R connectée sur V2 auront une charge plus grande que celle du conducteur V1 et de l'autre extremité.
Avec le temps, ces deux charges s'égaliseront et le courant cessera.
Dans un generateur , la différence V1-V2 est entretenue par ce dernier.
Les électrons entrent aussi facilement que ce qu'ils sortent.

[invite1c0eeca8]

je te l'ai dit, il faut abandonner l'analogie avec l'eau si tu ve comprendre car elle a ses limites.

plus il ya de resistance dans le circuit et moins les electrons pourront sauter sur leur voisin en moyenne(i = dq/dt) donc dq chute et i avec.

chaque composant à cause de sa résitivité ou resistance intrinsèque ralenti le mouvement d'ensemble de saute mouton des électrons.

à un endroit du circuit si il y a un ralentissement (à cause de R) c'est tout le mouvement gobal qui en patit mais I reste constant

[invitea1b94408]

Rebonjour,
le passage suivant trouvé sur le site scio m'a mis dans une certaine confusion, je cite "si on transporte le courant dans des lignes à hautes tension (plusieurs milliers de volts), c'est parce qu'ainsi, peu de courant y circule (c'est très relatif "peu", disons très peu par rapport à si on devait mettre du 220 V pour transporter le courant). Or qui dit peu d'intensité dit en fait moins de chocs entre les électrons et les atomes des fils. C'est à dire qu'il y a moins de chaleur dissipée, tout en transportant l'énergie quand même : il y a moins d'électrons qui passent, mais on les pousse beaucoup plus fort (c'est ça la tension)." En effet, si on augmente la tension, les électrons ne sont-ils pas poussés avec une force plus importante, donc le débit d'électrons (intensité du courant) n'est pas censé augmenter? Merci franchement d'avance à celui qui pourra m'apporter des explications concrètes là-dessus.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Ce qui accélère les électrons n'est pas la tension mais le champ électrique. Ce qui compte pour la puissance dissipée dans le câble est le courant qui y circule et la différence de tension entre les deux extrémités du câble: quelques dizaines ou centaines de volts et non la tension de la ligne: 100 kV. Par contre, la puissance délivrée par la ligne est égale à la tension entre les deux câbles (100 kV) multipliée par le courant.
Au revoir.

[invitea1b94408]

Merci pour la réponse, mais je n'arrive toujours pas à comprendre. Je veux dire c'est au départ la tension aux bornes du générateur qui constitue le champ électrique (différence de charges entre les 2 pôles du générateur), non? S'il n'y a pas de tension (différence de charges) il n 'y a pas de mouvement d'ensemble des électrons possible.. (?), j'ai du mal avec ça..

[invite1c0eeca8]

tu as compris

pas de champ electrique => pas de difference de potentiel ==> pas de courant

[invitea1b94408]

tu as compris

pas de champ electrique => pas de difference de potentiel ==> pas de courant

Mais ça me semble en contradiction avec la citation su site que j'ai donnée qui dit à peu près le contraire à savoir: haute tension ==> faible courant.. C'est la citation du site que je comprends pas du tout au final..

[invite6dffde4c]

Mais ça me semble en contradiction avec la citation su site que j'ai donnée qui dit à peu près le contraire à savoir: haute tension ==> faible courant.. C'est la citation du site que je comprends pas du tout au final..

Bonjour.
Vous interprétez mal la phrase "haute tension ==> faible courant". Elle ne veut pas dire que, dans un conducteur, le courant est inversement proportionnel à la tension. Ce qu'elle veut dire est que pour transmettre une même puissance avec une ligne de transmission il faut plus de courant pour une tension plus faible eu moins de courant pour une tension plus grande.

Car la puissance transmise est égale au produit de la tension (entre les deux conducteurs) par le courant qui y circule.
Au revoir.

[invitea1b94408]

En fait, je crois que je confonds intensité et puissance. Si je reviens au début, je voudrais savoir précisément ce qu'il se passe: j'ai une lampe dans un circuit alimenté par une tension donnée fournie par le générateur. Imaginons que je fasse varier la résistance de la lampe, l'intensité du courant va diminuer, mais comment est-ce possible que l'intensité diminue puisque le générateur fournira toujours la même tension donc la même poussée aux électrons donc le même débit? Qu'est-ce qui arrive pour que le débit puisse baisser? Je sais pas si j'ai été clair, mais je suis dans la choucroute..

[invite6dffde4c]

Re.
Pour changer la résistance de l'ampoule il faut que vous remplaciez l'ampoule par une autre.
Par exemple si vous remplacez une ampoule de 25 W par une autre de 60 W, la résistance de l'ampoule sera plus faible et le courant, pour la même tension, sera plus grand. Et la puissance sera plus grande elle aussi (=tension*courant).

Et si la résistance est plus faible est parce que le filament est plus gros: à un endroit du filament vous avez plus d'électrons qui "voient" le même champ électrique qu'avant. Les forces sont les mêmes qu'avant, mis le nombre d'électrons qui les subissent est plus grand.
A+

[invitea1b94408]

Merci pour ces précision. Je vais vous dire mon raisonnement qui est basé sur l'énergie des électrons. En fait, je pars de l'énergie potentielle des électrons qui est maximale à la borne - du générateur qui lui fournit cette énergie potentielle de départ indispensable au déplacement des électrons. Puis si l'électron rencontre une résistance il va y céder plus ou moins d'énergie, ce qui va ralentir la vitesse globale des électrons et donc le débit. Arrivés à la borne + les électrons ont convertis toute leur vitesse en énergie thermique, mécanique ou autre. Ma question est est-ce que ce raisonnement est correct, ou est-ce qu'il comporte des failles, des erreurs de représentation de ma part. Moi, ce que j'ai du mal à distinguer dans mon raisonnement c'est ce qui correspond à l'intensité, à la tension et à la puissance dans mon raisonnement? Désolé d'insister sur ce point mais pour moi ça reste primordial que j'arrive bien à me représenter les choses. Merci encore.

[b@z66]

Merci pour votre réponse mais ce n'est pas dans ce sens que je posai ma question. En fait, prenons un circuit en série avec une pile qui fournit une tension de 9 V par exemple et 2 lampes aux bornes desquelles on mesure respectivement une tension de 7V et 2V. Ces 2 lampes ont donc chacune une résistance de valeur distincte. J'aimerai simplement savoir pourquoi électriquement ( de manière concrète) le voltmètre branché aux bornes de chaque lampe mesure respectivement une tension de 7V et 2V. Merci encore.

Tout simplement parce qu'il y a besoin de moins de "force"(tension) pour faire passer un courant dans un élément offrant peu de résistance que dans un autre qui nécessitera plus de force pour faire passer ce même courant tout simplement parce qu'il offrira là beaucoup plus de résistance.

Merci pour ces précision. Je vais vous dire mon raisonnement qui est basé sur l'énergie des électrons. En fait, je pars de l'énergie potentielle des électrons qui est maximale à la borne - du générateur qui lui fournit cette énergie potentielle de départ indispensable au déplacement des électrons. Puis si l'électron rencontre une résistance il va y céder plus ou moins d'énergie, ce qui va ralentir la vitesse globale des électrons et donc le débit. Arrivés à la borne + les électrons ont convertis toute leur vitesse en énergie thermique, mécanique ou autre. Ma question est est-ce que ce raisonnement est correct, ou est-ce qu'il comporte des failles, des erreurs de représentation de ma part. Moi, ce que j'ai du mal à distinguer dans mon raisonnement c'est ce qui correspond à l'intensité, à la tension et à la puissance dans mon raisonnement? Désolé d'insister sur ce point mais pour moi ça reste primordial que j'arrive bien à me représenter les choses. Merci encore.

Les électrons ne vont pas perdre de vitesse(sinon le courant diminuerait le long du fil!!!). Il faut bien considérer que l'énergie des électrons se composent de deux choses: l'énergie cinétique et l'énergie potentielle(liée à leur emplacement dans le champ électrique). Ce qui diminue, c'est l'énergie potentielle des électrons.

Le courant correspond globalement à la vitesse des électrons ou plutôt à leur débit.
La puissance à l'énergie potentielle abandonnée par les électrons lors de leur passage dans la résistance(par unité de temps).
La tension est la différence d'énergie potentielle entre un électron qui rentre et ce même lorsqu'il sort de la résistance(bon, c'est vrai, un bon gros électron de 1C).

PS: une énergie potentielle est toujours liée à la présence d'une force
en l'occurrence ici, celle provenant du champ électrique.