Quelques questions en électromagnétisme (MP).

[invitea250c65c]

Bonjour à tous,

J'ai quelques petites questions en electromagnétisme, je suis en MP.
Voici la première :

Considérons un "plan" infini conducteur d'épaisseur e, normal à un axe (O au centre du plan, ie tel que le plan soit délimité par z=-e/2, z=e/2) et dans un champ constant .
Je veux déterminer la densité volumique de charge dans ce plan. Je vois bien un truc en exponentielle de -|z| par exemple.
Est-ce possible avec si peu de données?
Je pense que non, qu'il faudrait notamment des infos sur la structure moléculaire du conducteur (taille occupée par les charges, ...).
Bonnes fêtes à tous !
-----

[LPFR]

Bonjour.
Si c'est un conducteur il ne peut pas avoir de charge nette volumique.
Au revoir.

[invitea250c65c]

Bonjour et merci,

Je ne suis pas sur d'avoir compris votre "nette", donc excusez-moi s'il y a un quiproquo avec votre message précédent.

Quand je parle de charge volumique, je veux dire aller plus loin que l'approximation qui dit "la charge volumique dans un conducteur est nulle" et considérer que les charges se répartissent en réalité sur une petite distance d'où la charge volumique. Parce qu'une charge surfacique, dans la réalité, ca n'existe pas (enfin, vous me direz, si on rentre dans ces détails, les charges volumiques non plus, étant donné la nature discrète des charges ...), c'est un modèle pour une charge volumique ayant une très petite dimension devant les autres.

[LPFR]

Re.
Dans un matériau, il y a énormément de charges: tous les protons et les électrons. Mais leur nombre est presque exactement le même. Le moindre déséquilibre se paie avec des champs électriques gigantesques. Pour des volumes supérieurs au volume atomique, la charge volumique nette (addition algébrique de charges) est nulle. On trouve du champ électrique à l'intérieur des atomes, mais pas à l'extérieur.

Et dans un conducteur, toute la charge est à la surface sur une épaisseur équivalente à des millionièmes (de tête) d'une couche atomique pour des champs de surface réalisables en pratique.

Ça c'est la réalité avec des métaux. Avec des semi-conducteurs c'est un peu différent.

Pour un conducteur théorique (idéal), la charge volumique est strictement nulle. Car la définition même de conducteur en électrostatique est un milieu dans lequel le champ électrique est toujours nul.
Or si le champ électrique est nul ceci implique que la charge volumique est nulle (div E = ρ / ε).
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea250c65c]

Merci bien pour ces précisions, en fait je pensais que l'approximation était plus grossière que cela mais elle est parfaitement justifiée (enfin je veux dire si on veut être plus précis il faut descendre au niveau atomique et là c'est autre chose ...).

Voici une autre question (plus marrante celle-ci) : les clôtures électriques. Ca doit être très bête mais je ne suis pas sur d’avoir tout compris à l’histoire.
Pour moi, tout vient de la présence d’eau qui « s’infiltre » dans nos chaussures et ferme (plus ou moins bien) le circuit. Donc si je marche avec des sacs plastiques étanches autour des pieds je ne ressens aucune décharge en touchant la clôture non (jamais essayé)? Parce qu’un calcul rapide montre que, si j’assimile mon corps à une résistance de 10kOhms (c’est grossier, je sais, c’est juste pour avoir un ordre de grandeur) et terre+sac+chaussures sèches+chaussettes à une résistance de plusieurs dizaines de MOhms (au moins, pour avoir planté mes chaussures seches avec un ohmmètre ), même si la tension clôture-sol est de 5 ou 10kV, ça ne fait plus grand-chose aux bornes de mon corps.

Est-ce bien cela?

Merci d'avance

[invitea774bcd7]

Et dans un conducteur, toute la charge est à la surface sur une épaisseur équivalente à des millionièmes (de tête) d'une couche atomique pour des champs de surface réalisables en pratique.

Je ne comprends pas cette phrase
Quelle charge ? Des électrons ?

[LPFR]

Re.

Voici une autre question (plus marrante celle-ci) : les clôtures électriques. Ca doit être très bête mais je ne suis pas sur d’avoir tout compris à l’histoire.
Pour moi, tout vient de la présence d’eau qui « s’infiltre » dans nos chaussures et ferme (plus ou moins bien) le circuit. Donc si je marche avec des sacs plastiques étanches autour des pieds je ne ressens aucune décharge en touchant la clôture non (jamais essayé)? Parce qu’un calcul rapide montre que, si j’assimile mon corps à une résistance de 10kOhms (c’est grossier, je sais, c’est juste pour avoir un ordre de grandeur) et terre+sac+chaussures sèches+chaussettes à une résistance de plusieurs dizaines de MOhms (au moins, pour avoir planté mes chaussures seches avec un ohmmètre ), même si la tension clôture-sol est de 5 ou 10kV, ça ne fait plus grand-chose aux bornes de mon corps.

Est-ce bien cela?

Oui. Avec des sacs plastiques de très bonne qualité et épais et sans trous.
Je mettrais plutôt de bottes en caoutchouc, pour faire la manip.

Je ne comprends pas cette phrase
Quelle charge ? Des électrons ?

Il s'agit de la charge de surface équivalente. Ça veut dire un électron en plus ou en moins pour 1 million d'atomes de surface. Et tout ça c'est dynamique, ce sont des électrons qui se baladent en permanence. Avec la densité électronique usuelle dans les métaux il faut une couche d'un millionième d'atome d'épaisseur.

Avec des semi-conducteurs, dont la densité de porteurs est beaucoup plus faible, il faut des profondeurs plus grandes, ce qui permet de fabriquer de transistors MOS.

A+

[invite21348749873]

Re.
Dans un matériau, il y a énormément de charges: tous les protons et les électrons. Mais leur nombre est presque exactement le même. Le moindre déséquilibre se paie avec des champs électriques gigantesques. Pour des volumes supérieurs au volume atomique, la charge volumique nette (addition algébrique de charges) est nulle. On trouve du champ électrique à l'intérieur des atomes, mais pas à l'extérieur.

Et dans un conducteur, toute la charge est à la surface sur une épaisseur équivalente à des millionièmes (de tête) d'une couche atomique pour des champs de surface réalisables en pratique.

Ça c'est la réalité avec des métaux. Avec des semi-conducteurs c'est un peu différent.

Pour un conducteur théorique (idéal), la charge volumique est strictement nulle. Car la définition même de conducteur en électrostatique est un milieu dans lequel le champ électrique est toujours nul.
Or si le champ électrique est nul ceci implique que la charge volumique est nulle (div E = ρ / ε).
A+

Bonjour
Ceci est exact statistiquement; mais ne se peut-il pas que pendant de tres courts laps de temps et dans de petits volumes, divE ne soit pas nul?

[invitea774bcd7]

Il s'agit de la charge de surface équivalente. Ça veut dire un électron en plus ou en moins pour 1 million d'atomes de surface. Et tout ça c'est dynamique, ce sont des électrons qui se baladent en permanence. Avec la densité électronique usuelle dans les métaux il faut une couche d'un millionième d'atome d'épaisseur.

Ils viennent d'où ces électrons ? Des atomes du volume ? Y a donc une charge négative en surface et positive en volume ?

[invitedbd9bdc3]

Bonjour.
Si c'est un conducteur il ne peut pas avoir de charge nette volumique.
Au revoir.

Dans le cas present, le conducteur est placé dans un champ, il faut donc une certaine epaisseur aux charges pour ecranter le champ, ne exponentiel comme c'est dit dans le premier post.

[LPFR]

Re.

Bonjour
Ceci est exact statistiquement; mais ne se peut-il pas que pendant de tres courts laps de temps et dans de petits volumes, divE ne soit pas nul?

Je pari fort que c'est le cas. Même si les électrons individuels du gaz électronique ne sont pas très localisés.

Ils viennent d'où ces électrons ? Des atomes du volume ? Y a donc une charge négative en surface et positive en volume ?

Ce sont les électrons libres qui ont été "cédés" par le atomes On a un tas de charges positives baignant dans une soupe négative.

Dans le cas pressent, le conducteur est placé dans un champ, il faut donc une certaine épaisseur aux charges pour ecranter le champ, ne exponentiel comme c'est dit dans le premier post.

Je vous invite à calculer cette épaisseur. Prenez par exemple un champ de 10⁷ V/m, et une densité électronique comme celle du cuivre 8,5 10²⁸ /m³.
Puis comparez avec l'épaisseur atomique.
A+

[invitea250c65c]

En relisant mon post une autre question d'ordre pratique me vient : cloture electrique, grosso modo 5kV (à vide), c'est pas sacrément dangereux pour l'homme ça ? OK on prend pas tout (heureusement) mais par un temps bien humide ...
Et pourquoi les 230V du secteur sont-ils réellement dangereux?
Je veux dire que je me suis déjà pris une décharge d'un condo chargé à 180V (j'ai mesuré la tension à ses bornes juste après) en réparant un appareil photo, ça ne fait pas de bien c'est sur mais c'est loin d'être insupportable.
Je sais que ce qui est important c'est le courant qui traverse le corps, mais si on assimile celui-ci à une résistance, courant et tension sont synonymes. Il y a aussi le temps pendant lequel le courant nous traverse qui compte, mais en général on ne s'amuse pas à garder le fil en main (quoique j'ai entendu dire que la tension pouvait nous faire contracter les muscles, aie, mais en tout cas ce n'est pas le réflexe que j'ai eu en me prenant le chataigne, peut-être que ca dépend des tensions).

[LPFR]

Bonjour.
Oui. Ce qui est dangereux est le courant qui vous traverse. On considère que, pour quelqu'un en bonne santé, la limite de courant à ne pas dépasser est 30 mA.
Si vous mesurez la résistance entre vos mains, vous trouverez, avec les mains sèches, quelque chose qui tourne autour des 100 kΩ. La raison est que la nature vous a doté de gants en cuir (en cuir d'homme ou de femme). Et le cuir est un bon isolant... à condition d'être sec.
Par contre, une fois trempé, c'est l'eau qui va assurer le contact électrique entre le conducteur et l'intérieur de votre organisme qui est un très bon conducteur (de l'eau salée).

L'autre aspect est le courant que la source peut produire. L'alimentation de la clôture électrique ne fournit que quelques dizaines de microampères. Votre résistance la "met à genoux" et elle s'écroule. Par contre, les 230 V de chez vous, ne s'écrouleront pas et pourront vous fournir de dizaines d'ampères. D'où l'intérêt des disjoncteurs différentiels pour le cas où le courant ne passe pas entre la phase et le neutre mais entre la phase et la terre.

Au revoir.

[invitea250c65c]

L'alimentation de la clôture électrique ne fournit que quelques dizaines de microampères. Votre résistance la "met à genoux" et elle s'écroule. Par contre, les 230 V de chez vous, ne s'écrouleront pas et pourront vous fournir de dizaines d'ampères.

Justement ce que je voulais dire c'est que dans le cas de mon condo, je me suis pris 180 "vrais" volts, presque comme si ça avait été le secteur (mis à part le fait que là c'était continu, mais si on reste sur l'idée que le corps est purement résistif ça ne change pas grand chose), ça se sent bien mais ce n'est pas non plus horrible donc après cette expérience j'ai du mal à croire que le 230V soit si dangereux que ça en conditions normales (bonne santé, non mouillé, ...).

En fait je vous demande cela parce que mon grand-père m'avait parlé de quelqu'un qui travaillait avec lui et qui testait les prises électriques du secteur "à la main" : un doigt sur le neutre, l'autre sur la phase et il disait s'il y avait tension ou non. Je sais que ça parait assez dingue, il parait même qu'il se mouillait parfois les doigts pour être sur de bien sentir s'il y avait quelque chose. Apparemment il allait comme ça jusqu'au 440V.
Certainement quelqu'un hors du commun d'un point de vue électrique, mais c'est quand même impressionnant!

[LPFR]

Re.
Moi aussi j'ai vu des électriciens tester la tension de cette façon, et encore pire. C'est très impressionnant. Je suppose qu'ils ont, par nature, la peau très sèche.

Je n'ai pas peur de prendre uns châtaigne. Mais je sais ce que je fais et je ne prends pas le risque d'encaisser un courant dangereux.

Le 230 n'est pas dangereux dans des conditions "normales". Encore faut-il que les gens sachent juger s'ils sont "en conditions normales". C'est pour cela qu'on ouvre son parapluie et on dit que c'est dangereux.

A+

[invite21348749873]

Re.
Moi aussi j'ai vu des électriciens tester la tension de cette façon, et encore pire. C'est très impressionnant. Je suppose qu'ils ont, par nature, la peau très sèche.

Je n'ai pas peur de prendre uns châtaigne. Mais je sais ce que je fais et je ne prends pas le risque d'encaisser un courant dangereux.

Le 230 n'est pas dangereux dans des conditions "normales". Encore faut-il que les gens sachent juger s'ils sont "en conditions normales". C'est pour cela qu'on ouvre son parapluie et on dit que c'est dangereux.

A+

Qu'appellez vous les "conditions normales"?

[LPFR]

Qu'appellez vous les "conditions normales"?

Re.
Eh oui, c'est cela le problème.
Pour moi c'est ne pas être cardiaque, avoir la peau sèche. Sol sec. Et pas de grandes surfaces métalliques qui pourraient être branchées (accidentellement) à la terre ou à la phase. Car si on les touche dans des mauvaises situations, la grande surface peut permettre un meilleur contact.
A+

[invite21348749873]

Re.
Eh oui, c'est cela le problème.
Pour moi c'est ne pas être cardiaque, avoir la peau sèche. Sol sec. Et pas de grandes surfaces métalliques qui pourraient être branchées (accidentellement) à la terre ou à la phase. Car si on les touche dans des mauvaises situations, la grande surface peut permettre un meilleur contact.
A+

La tension de sécurité est de 48 volts, aus sde la quelle, on estime qu'il y a danger.
Le 220V est dangereux, quoi qu'il en soit; les résistances de peau de 100 Kohms ne sont pas courantes; c'est plutot quelque dizaines de Kohms; et un courant de entre 5 et 20 mA en cas de contact phase masse est le plus probabble.
Bien sur, je connais aussi des types qui prennent phase/ phase sans broncher en 38OV, mais ce sont des exceptions.

[LPFR]

La tension de sécurité est de 48 volts, aus sde la quelle, on estime qu'il y a danger.
Le 220V est dangereux, quoi qu'il en soit; les résistances de peau de 100 Kohms ne sont pas courantes; c'est plutot quelque dizaines de Kohms; et un courant de entre 5 et 20 mA en cas de contact phase masse est le plus probabble.
Bien sur, je connais aussi des types qui prennent phase/ phase sans broncher en 38OV, mais ce sont des exceptions.

Re.
C'est cela "ouvrir le parapluie".
Avez-vous mesuré la résistance entre vos deux mains avec un contrôleur?
Essayez donc.
A+

[invite21348749873]

Re.
C'est cela "ouvrir le parapluie".
Avez-vous mesuré la résistance entre vos deux mains avec un contrôleur?
Essayez donc.
A+

Je vous propose une expérience simple; à 100 Kohms de résistance de peau, vous serez parcouru par environ 1mA si vous vous branchez en 220V Phase- Neutre ou Phase terre, et vous ne risquez rien; Essayez donc.

[invite21348749873]

Erratum: lire 2 mA

[LPFR]

Je vous propose une expérience simple; à 100 Kohms de résistance de peau, vous serez parcouru par environ 1mA si vous vous branchez en 220V Phase- Neutre ou Phase terre, et vous ne risquez rien; Essayez donc.

Re.
J'ai essayée (involontairement) de tas de fois. J'ai reçu des châtaignes à chaque fois. Et j'ai survécu.
A+

[invite21348749873]

Re.
J'ai essayée (involontairement) de tas de fois. J'ai reçu des châtaignes à chaque fois. Et j'ai survécu.
A+

Bravo! mais, s'il vous plaît, ne dites pas sur un forum public que le 220 V n'est pas dangereux.
En tant que professionnel dans le domaine, je peux vous dire que c'est faux.

[LPFR]

Bravo! mais, s'il vous plaît, ne dites pas sur un forum public que le 220 V n'est pas dangereux.
En tant que professionnel dans le domaine, je peux vous dire que c'est faux.

Re.
Il ne faut pas divulguer des mensonges.
Le 230 V peut être dangereux dans certaines circonstances comme celle de Claude François.

Donc, au lieu de dire que c'est dangereux tout le temps, il vaut mieux expliquer pourquoi et quand c'est dangereux.

Les gens vous croiront mieux si vous dites la vérité que si vous passez votre temps à ouvrir votre parapluie et à raconter des choses que les gens à qui vous les racontez savent qu'elles sont fausses.

A+

[invite21348749873]

Re.
Il ne faut pas divulguer des mensonges.
Le 230 V peut être dangereux dans certaines circonstances comme celle de Claude François.

Donc, au lieu de dire que c'est dangereux tout le temps, il vaut mieux expliquer pourquoi et quand c'est dangereux.

Les gens vous croiront mieux si vous dites la vérité que si vous passez votre temps à ouvrir votre parapluie et à raconter des choses que les gens à qui vous les racontez savent qu'elles sont fausses.

A+

Je dirai plutot que, dans des circonstances favorables, le 22OV peut ne pas etre dangereux.
Comme vous avez l'air assez pointu dans le domaine de la sécurité electrique, il vaut mieux que je me retire du sujet.
Ce que je fais.

[stefjm]

Re.
Il ne faut pas divulguer des mensonges.
Le 230 V peut être dangereux dans certaines circonstances comme celle de Claude François.

Donc, au lieu de dire que c'est dangereux tout le temps, il vaut mieux expliquer pourquoi et quand c'est dangereux.

Les gens vous croiront mieux si vous dites la vérité que si vous passez votre temps à ouvrir votre parapluie et à raconter des choses que les gens à qui vous les racontez savent qu'elles sont fausses.

En terme de sécu électrique, on se place toujours dans le cas le plus défavorable.

Quand je consigne mon installation électrique personnelle, je ne le fais pas au disjoncteur bien trop facile à réarmer par la famille mais en débranchant physiquement les fils...

[LPFR]

En terme de sécu électrique, on se place toujours dans le cas le plus défavorable.

Re.
Et c'est quoi le cas le plus défavorable?
La peau bien trempée depuis un bon moment dans de l'eau salée.
Dans ce cas, même 6 V sont dangereux.

Et pourquoi les 48 V? Et non 45 ou 50? Est-ce que cela n'aurait pas un rapport avec le 48 volts du téléphone?
Comme quoi, les normes de sécurité on les accommode aux besoins.
A+

[stefjm]

Re.
Et c'est quoi le cas le plus défavorable?
La peau bien trempée depuis un bon moment dans de l'eau salée.
Dans ce cas, même 6 V sont dangereux.

J'aurais pu la faire celle là!
A l'occasion, on devrait se faire une engueulade en trio : Daudet78, vous et moi.
Cela pourrait être drôle...

Par exemple sur le thème :
Une bonne prise de terre et disjoncteur diff 500mA protègent bien les personnes d'un contact indirect...

Et pourquoi les 48 V? Et non 45 ou 50? Est-ce que cela n'aurait pas un rapport avec le 48 volts du téléphone?
Comme quoi, les normes de sécurité on les accommode aux besoins.
A+

Évidement. C'est bien ce qui se passe actuellement avec les ondes...

Mince, serions-nous d'accord?

[LPFR]

Par exemple sur le thème :
Une bonne prise de terre et disjoncteur diff 500mA protègent bien les personnes d'un contact indirect...

Re.
Avec 500 mA on peut électrocuter au moins personnes branchées en parallèle.
Les 500 mA sont là pour éviter que les gens volent de l'électricité à l'EDF. Pas pour protéger qui que ce soit.
A+

[stefjm]

Re.
Avec 500 mA on peut électrocuter au moins personnes branchées en parallèle.
Les 500 mA sont là pour éviter que les gens volent de l'électricité à l'EDF. Pas pour protéger qui que ce soit.
A+

Avec 50 ohm de terre, un diff de 500mA laisse une tension de contact de 25V maximum.
Je me sens rassuré pour les contacts indirects.
Aurais-je tort?
Quand ma vie est en jeux, je suis prêt à changer d'avis.