Propagation d'un signal électrique

[invite9b634e34]

Bonjour à tous,

Voilà depuis peu je m'interresse à la propagation des signaux électriques dans les circuits et j'ai deux ou trois questions que je n'arrive pas à trouver de réponse.

Voilà un extrait de Wikipédia:
Lorsqu'on ferme l'interrupteur, on crée un champ électrique. Cette variation de champ électrique se propage à l'appareil alimenté.

Ma question: J'ai une pile qui relie par l'intermédiaire d'un interrupteur une lampe avant que je ferme mon interrupteur j'avais déjà un champ électrique dans l'espace autour de mon montage pourquoi wiki dit que lorsque l'on ferme l'interupteur le champ se crée ?

Une autre question: J'ai un générateur qui alimente un récepteur, à la mise sous tension j'attend un temps T est j'ai la tension entière aux bornes de mon récepteur, ou la tension varie progressivement aux bornes de mon récepteur et au bout du temps T j'ai toute la tension?

Voilà je recherche surtout des réponse qui "parle" en gros pouvoir m'imaginer comment sa se passe a l'intérieur du circuit.

Merci d'avance !
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[LPFR]

Bonjour.
Quand vous fermez l'interrupteur, le champ électrique apparaît dans les premiers millimètres du conducteur (entre le début du fil et quelques millimètres plus loin). Ce champ électrique, qui correspond à la différence de potentiel entre le nouveau et l'ancien, va agir sur l'inductance du fil (oui, même un fil à de l'inductance, environ 1 µH/m). Ceci fait que le courant dans le fil va se mettre à augmenter (L(dI/dt) = V).
Et ce courant sert à charger la capacité parasite du fil (de l'ordre de 10 pF/m), et augmenter sa tension. Ainsi, la tension appliquée à l'extrémité du fil se propage plus loin. Mais "plus loin" la situation est la même: la différence de potentiel fait augmenter le courant, lequel charge les capacités parasites du fil, etc., etc.
Dans l'air, cette perturbation se propage à la vitesse de la lumière.

Quand elle arrive au "récepteur", la suite dépendra des propriétés électriques de celui-ci.
Si c'est une résistance dont la valeur coïncide avec le rapport entre la tension du fil et le courant qui y circule, alors ce courant se mettra à circuler dans la résistance et la situation ne bougera pas.
Si c'est une résistance d'une autre valeur ou un circuit quelconque (RC, RLC, LR, etc.) alors une partie du courant (ou tout le courant) se métra à circuler dans le récepteur. Comme cette fois, la tension n'est pas la "bonne", une perturbation va se transmettre dans le sens opposé (vers l'interrupteur). On dit que le front de tension s'est réfléchi partiellement ou totalement.

Bon. Ça c'est la musique. Pour rentrer dans les détails il faudra que vous attendiez d'étudier les lignes de transmission, l'adaptation, etc.
Au revoir.

[invite9b634e34]

Merci pour votre réponse très claire. Mais imaginons un fil parfait (sans capacité et inductance parasite) la transmission du signal serait instantanée??

Quand l'interrupteur est ouvert il y a quand même des champ électrique autour du récepteur mais comme les électrons ne peuvent pas sortir du fil le champ c'est comme si qu'il n'avait aucun effet?

[LPFR]

Re.
Je ne sais faire que de la physique. Un fil sans inductance ni capacité n'est pas de notre monde. Il appartient à la science-fiction.

Et oui, dans les bouquins de SF on voyage et on communique plus vite que la lumière. Mais ce n'est pas de la science.

Quand l'interrupteur est ouvert il n'y a pas de champ à travers le récepteur. Il peut en avoir à l'extérieur mais il n'a aucun effet.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite9b634e34]

D'accord, c'est ca que j'ai dû mal à m'imaginer comment ce fait il que les champ extérieure n'interagisse pas avec le récepteur c'est parce que ils sont trop faible??

[LPFR]

Re.
Le champ extérieur n'agit pas parce qu'il reste à l'extérieur. Par exemple, un champ "positif" (crée par des charges positives à l'extérieur), va attirer quelques électrons à la surface du récepteur. Une fois ces électrons à la surface, la situation n'évoluera plus. Et le nombre d'électrons déplacé à la surface est ridiculement faible comparée au nombre d'électrons mobiles disponibles sur le récepteur.
A+

[invite9b634e34]

Je vais reprendre tous depuis le début pour être sur d'avoir compris:

On a un générateur qui créer un champs électrique (il y a une force qui pousse les électron sur l'une de ses bornes et sur la deuxième bornes il y a une force qui les attire).

La tension c'est le travail de la force électrique d'une borne a l'autre du générateur !

Quand je branche un récepteur sur ce générateur la force qui "pousse" les électrons (sur les deux bornes du générateur) ne se fait ressentir que sur quelque millimètre du conducteur et là s'enclenche le processus de propagation !

C'est bien ca??

[LPFR]

Re.

La tension c'est le travail de la force électrique d'une borne a l'autre du générateur !

Pas exactement. Une tension n'est pas un travail. Vous calculez le travail pour porter une charge d'un endroit à l'autre, vous le divisez pas la valeur de la charge et là, vous avez la tension entre les deux points.

Quand je branche un récepteur sur ce générateur la force qui "pousse" les électrons (sur les deux bornes du générateur) ne se fait ressentir que sur quelque millimètre du conducteur et là s'enclenche le processus de propagation !
C'est bien ca??

J'ai parlé de millimètres pour simplifier la compréhension. En réalité la distance est infiniment petite, l'inductance est infiniment petite et la capacité est infiniment petite. Mais comme raisonner avec des choses infiniment petites est trop risqué, j'ai parlé de millimètres, ce qui n'est pas trop absurde. Mais les puristes pourraient protester avec raison.

Et tout cas, l'effet a été le bon, car vous avez correctement saisi l'idée.

A+

[invite9b634e34]

Donc l'attraction du champ électrique ce fait ressentir que lorsqu'on est extrêmement proche de sa source ?

[LPFR]

Donc l'attraction du champ électrique ce fait ressentir que lorsqu'on est extrêmement proche de sa source ?

Bonjour.
Non. Le champ électrique agit à distance.
Mais il ne se propage pas instantanément, il se propage à la vitesse de la lumière.
Au revoir

[arrial]

Chalut breton,





♦ E↑ = ρ.j↑ [loi d'Ohm locale]
E↑ : champ électrique
ρ : résistivité
j↑ : densité de courant
Il n'y a donc pas de champ électrique dans le conducteur tant que l'interrupteur n'est pas fermé.

En outre, on évoque plus souvent la propagation du potentiel à la vitesse de la lumière [E↑ = - ∇↑ V]

♦ Comme déjà cité, le potentiel se propage à la vitesse de la lumière, ce qui implique un retard en x/c, qui devient un facteur essentiel quand on étudie la propagation des hautes fréquences [théorie des lignes].

♦ Dans les deux aspects évoqués ▲▲, on n'a pas tenu compte du régime transitoire, au quel tout un cours est consacré [effet des selfs et capacités, réponse à un échelon, régime propre etc …


@+

[invite9b634e34]

Bonjour,
Merci à vous deux, je pense avoir compris:

-Quand l'interrupteur est ouvert le champ électrique produit par la pile est AUTOUR du circuit ! Mais n'a pas vraiment d'effet ! Ce champ c'est propagé à la vitesse de la lumière.

-Quand on ferme l'interrupteur on va propager le champ électrique à L'INTÉRIEUR du circuit ! La vitesse de propagation est inférieur à la vitesse de la lumière (car bobine et condensateur parasite le long de la ligne).

Je vais réfléchir à tous ça !

Bonne journée !

[b@z66]

Bonjour,
Merci à vous deux, je pense avoir compris:

-Quand l'interrupteur est ouvert le champ électrique produit par la pile est AUTOUR du circuit ! Mais n'a pas vraiment d'effet ! Ce champ c'est propagé à la vitesse de la lumière.

-Quand on ferme l'interrupteur on va propager le champ électrique à L'INTÉRIEUR du circuit ! La vitesse de propagation est inférieur à la vitesse de la lumière (car bobine et condensateur parasite le long de la ligne).

Je vais réfléchir à tous ça !

Bonne journée !

En fait les fils dans un circuit électrique peuvent être considéré comme des "guides d'ondes": il suffit d'en relier plusieurs entre eux pour que cela créé un système dans lequel des ondes électromagnétiques peuvent se propager. Si, à une extrémité d'un fil, il n'y a rien(ex: fil interrompu par un interrupteur) de branché qui puisse continuer à "guider" l'onde produite par un générateur alors cette onde se réfléchit sur l'obstacle rencontré(l'interrupteur) et retourne vers le générateur. Quant à l'explication donnée par LPFR impliquant des variations de courant ou de tension sur des distances très faibles, elle met simplement en évidence que tout cela est modéliser par des équations différentielles(donc avec de faibles variations de distance, temps, tension, courant). On appelle ce modèle, l'équation des télégraphistes. Je te donne un lien.

http://tice.ens2m.fr/microondes/06li...6_21_eqtel.htm

[b@z66]

"Lorsqu'on ferme l'interrupteur, on crée un champ électrique. Cette variation de champ électrique se propage à l'appareil alimenté." dixit Wikipedia sur l'article "Vitesse de l'électricité"(http://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse...ectricit%C3%A9 ).

Il est vrai que celui ou celle qui a pondu cette phrase complètement hors contexte dans cet article n'a pas donné une explication particulièrement "claire".

[invite9b634e34]

Merci, très intéressant le lien !

[invite9b634e34]

Bonjour,

Excusez moi de relancer le sujet j'ai encore une petite question, le champ électrique d'une pile se propage bien de la borne positive vers la borne négative??

Je ne trouve pas de réponse claire sur le net !

Merci d'avance

[LPFR]

Bonjour.
Si le conducteur était branche au départ sur le '-', le signal se propage du '+'+ ou '-'. Mais si le fil était branché sur le '+', il se propage du '-' vers le '+'.
Au revoir.

[invite9b634e34]

Y a quelque chose qui m'échappe, car sur la borne négative de la pile le courant est attiré sur la borne positive le courant est repoussé je n'arrive donc pas à voir pourquoi il y a un temps de propagation vu que les force sont présente de part et d'autre du circuit.

Quand on me disait que le champ électrique se propageait je pensait qu'au tout début la force était seulement présente sur une des bornes et qu'à la fin de la propagation il y avait une force sur la deuxième borne du générateur !

J'arrive pas à me faire une image de comment ca se passe .

[b@z66]

Y a quelque chose qui m'échappe, car sur la borne négative de la pile le courant est attiré sur la borne positive le courant est repoussé je n'arrive donc pas à voir pourquoi il y a un temps de propagation vu que les force sont présente de part et d'autre du circuit.

Quand on me disait que le champ électrique se propageait je pensait qu'au tout début la force était seulement présente sur une des bornes et qu'à la fin de la propagation il y avait une force sur la deuxième borne du générateur !

J'arrive pas à me faire une image de comment ca se passe .

La force comme tu dis proviens du champ électrique et le champ électrique lui-même a pour origine les charges électriques qui se situent sur les deux fils conducteurs qui constituent les bornes de ta pile par exemple.

Au départ, quand tu as une pile toute seule, le fait que ses bornes conductrices soient chargées électriquement de façon opposées créent le champ électrique et donc une force électrique "potentielle".
Quand tu y branches ensuite une ligne électrique(constituée de deux fils conducteurs initialement complètement neutres électriquement, exemple: un câble coaxial) sur la pile, ce qui se passe sous l'effet de la précédente force électrique mentionnée(qui va voir maintenant son potentiel s'exprimer), c'est une réorganisation des charges électriques dans les deux fils conducteurs de la ligne qui deviennent chacun chargés électriquement de manière opposée(les charges qu'ils acquièrent sont issues du réservoir que constituent en quelque sorte la pile) mais cela ne se manifeste pas de manière instantanée en tous les points de la ligne. Cette réorganisation des charges électriques sur la ligne se produit à la manière "d'une vague" puisque les changements induits par le branchement de la pile ne se font sentir qu'à partir d'une durée proportionnelle à la distance entre l'endroit considéré sur la ligne et l'emplacement de la pile. C'est ce qu'explique le précédent lien que je t'ai donné: les perturbations sur une ligne électrique se propagent comme une onde ayant une certaine vitesse de déplacement. Cette réorganisation des charges sur la ligne induit elle-même l'apparition d'une tension en tenant compte de la capacité linéique de la ligne(V=Q/C) et donc d'un champ électrique qui a donc le même comportement en se propageant. En fait, on ne peut pas vraiment dire que c'est l'onde du déplacement des charges dans la ligne électrique qui provoque l'onde de champ électrique ou l'inverse(le déplacement des charges ayant pour cause le champ électrique) puisque les deux sont indiciblement liés(les charges électriques créent nécessairement un champ électrique et un champ électrique n'existe pas sans charges électriques lui donnant naissance) même si, pour sortir du paradoxe de l'oeuf et de la poule, on sait que c'est la pile qui impose initialement de par sa définition même une tension et donc un champ électrique.

Sinon pour répondre à ta question, il ne faut donc pas considérer "que le courant se propage d'une borne de la pile à l'autre" mais que le temps mis par la perturbation créé sur chacune des bornes de la pile(par l'adjonction du branchement d'une ligne par exemple) à se propager est seulement fonction(je dirais même proportionnel à) de la distance d'un point de la ligne à la pile et cela quelque soit le fil considéré, celui branché à l'anode ou à la cathode. Dans le cas de deux fils parallèles reliés simultanément aux bornes d'une pile, je te laisse imaginer le scénario: c'est encore ce qu'il y a de mieux pour comprendre.

[invite9b634e34]

Ah ok merci nickel, ce que je voyais pas c'était la réorganisation des charges dans le conducteurs !

Et dire que j'avais du mal à en dormir

Bonne après-midi !