electromagnetisme: phenomenes physiques

[membreComplexe12]

Bonjour tous,

Je poste ce sujet car lors de ma scolarité j'ai suivis des cours d'elec et d'electromagnetisme mais je n'ai jamais vraiment compris toutes les subtilités.

En fait je voudrais savoir qu'es ce qui se passe physiquement lorsqu'un courant passe dans un materiau. et les differences entre des materiaux ferro, ferri, diamagnetique....

1°) tout d'abord le courant est un flux d'electrons, plus la resistance du materiaux est faible plus le flux est important.

2°) ce flux engendre un champ magnetique qui obeis à la loi de biot et savard (ou plus generalement les equations de maxwell)
==> es ce qu'il y a ici une difference entre le champ magnetique produit à partir d'un conducteur ferro ou diamagnetique.

Autrement dit: pour une resistance equivalent si on a un materiaux en aluminim (non magnetique) ou du fer (magnetique) es ce que le champ generé est différent?

3°) Ma troisieme question conserne le champ electrique, c'est lui qui genere l'intensité ? mais ca direction est donné par quoi puisque c'est un champ vectriel?

4°) ma 4eme question concerne encore la difference de materiaux, si on a une bobine qui genere un champ B si on met un cylindre dedans en fer ce champ est amplifié, mais pourquoi? il y a t il une consequence sur l'intensité ou le champ electrique?
si à la place du fer je mets de l'aluminium quelle est la difference?


J'espere que vous pourrez repondre à toutes mes interrogations car ca fait trop longtemps que je me pose ces questions

merci d'avance

A+
-----

[mariposa]

Bonjour tous,

Je poste ce sujet car lors de ma scolarité j'ai suivis des cours d'elec et d'electromagnetisme mais je n'ai jamais vraiment compris toutes les subtilités.

En fait je voudrais savoir qu'es ce qui se passe physiquement lorsqu'un courant passe dans un materiau. et les differences entre des materiaux ferro, ferri, diamagnetique....

1°) tout d'abord le courant est un flux d'electrons, plus la resistance du materiaux est faible plus le flux est important.

2°) ce flux engendre un champ magnetique qui obeis à la loi de biot et savard (ou plus generalement les equations de maxwell)
==> es ce qu'il y a ici une difference entre le champ magnetique produit à partir d'un conducteur ferro ou diamagnetique.

Autrement dit: pour une resistance equivalent si on a un materiaux en aluminim (non magnetique) ou du fer (magnetique) es ce que le champ generé est différent?

3°) Ma troisieme question conserne le champ electrique, c'est lui qui genere l'intensité ? mais ca direction est donné par quoi puisque c'est un champ vectriel?

4°) ma 4eme question concerne encore la difference de materiaux, si on a une bobine qui genere un champ B si on met un cylindre dedans en fer ce champ est amplifié, mais pourquoi? il y a t il une consequence sur l'intensité ou le champ electrique?
si à la place du fer je mets de l'aluminium quelle est la difference?


J'espere que vous pourrez repondre à toutes mes interrogations car ca fait trop longtemps que je me pose ces questions

merci d'avance

A+

Ca fait beaucoup de questions!!! Par où commencer?

Eventuellement, ton niveau d'études.

[membreComplexe12]

j'ai un niveau ingenieur profil plutot meca, en fait j'ai eu des cours la dessus mais pas assez à mon gout pour etre à jour et bien comprendre tous les mecanismes...

[mariposa]

j'ai un niveau ingenieur profil plutot meca, en fait j'ai eu des cours la dessus mais pas assez à mon gout pour etre à jour et bien comprendre tous les mecanismes...

On pourrait commencer par le courant électrique. Non?

J'espère que tu auras des réponses autre que les miennes, car je vais bientôt m'interrompre pour... donner des cours.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Puisque Mariposa s'absente, je commence par la première question.
Le courant est effectivement un flux d'électrons. Dans un conducteur normal (non supra), les électrons subissent la force du champ électrique qui les accélère entre deux collisions avec le réseau d'atomes fixes avec lesquels ils partagent l'énergie donnée par le champ, les atomes se chauffent: c'est l'effet joule. La vitesse moyenne supplémentaire due au champ est ridiculement petite (0,1 mm/s typique) comparée à la vitesse thermique des électrons (1000 m/s).
Si la densité d'électrons est faible, il faut que ceux qui y sont assurent le même flux de charge. Donc il faut qu'ils aient plus vite. Il faut un champ plus grand et une tension totale plus grande: c'est la loi d'ohm.

2 - Que le conducteur soit ferromagnétique ou non, ne change rien de ce fait. Mais si le milieu ou une partie du milieu (dont le conducteur) est ferromagnétique, le champ crée pour un même courant sera plus grand.
Comme Biot et Savart l'indiquent, le champ ne dépend que du courant, de la géométrie et de la perméabilité du milieu. Et ce courant peur circuler comme il lui chante: dans un conducteur, ou même dans le vide (dans un ancien tube de télévision).

3 - Oui c'est le champ électrique qui "pousse" les électrons. Et il les pousse dans sa direction (avec un signe moins devant).

4 - Oui, le champ augment pour un même courant car les matériaux ferromagnétiques "conduisent mieux le champ magnétique". Leur réluctance est plus faible.
En dehors du transitoire possible au moment d'insérer le fer, le courant ne change pas.
Au revoir.

[membreComplexe12]

merci beaucoup LPFR pour ces explications, je me rends compte qu'il faut que je relise mes cours (notamment pour la réluctance et tous se qui tourne autour de ca...)

il y a un truc que je n'ai pas compris:

La vitesse moyenne supplémentaire due au champ est ridiculement petite (0,1 mm/s typique) comparée à la vitesse thermique des électrons (1000 m/s).

On parle de quelle vitesse supplementaire? car pour moi le champ E donne une energie aux electrons qui se deplace donc à une vitesse V.
mais je n'ai pas compris la vitesse supplementaire (ou vitesse thermique?)




Une autre petit question sur le champ E:

==> Si on a un conducteur en U avec le sommet du U à une tension nul et l'autre sommet à une tension 20V, le champ E est dirigé du 2eme sommet vers le 1er mais les electrons suivent le circuit car il a une resistance plus faible que l'air?

[LPFR]

Re.
Les électrons et les atomes dans un corps chaud ont une agitation thermique qui leur confère une énergie de ½ kT par degré de liberté. Donc, la vitesse thermique moyenne des électrons dans un métal satisfait ½ mV² = 3/2 kT (vous pouvez vérifier si la valeur que je vous ai donnée au "pif" n'est pas trop fausse) car les électrons "libres" ont 3 degrés de liberté (x, y et z).
Cette vitesse est aléatoire et en moyenne nulle (comme les molécules d'un gaz). Le champ électrique donne une vitesse nette non nulle similaire à la vitesse d'un gaz qui se déplace dans un tuyau. La vitesse moyenne du gaz est très petite comparée à la vitesse thermique des molécules.

Dans votre exemple en U, vous aurez un champ externe qui n'a personne à accélérer et un champ interne, le long du conducteur, qui accélère les électrons disponibles. Les électrons du métal ne peuvent pas sauter entre les extrémités car ils sont "tenus" dans le métal par un potentiel. Il faut leur donner un peu d'énergie pour les faire sortir (de l'ordre de l'électronvolt).
A+

[membreComplexe12]

Re.
Les électrons et les atomes dans un corps chaud ont une agitation thermique qui leur confère une énergie de ½ kT par degré de liberté. Donc, la vitesse thermique moyenne des électrons dans un métal satisfait ½ mV² = 3/2 kT (vous pouvez vérifier si la valeur que je vous ai donnée au "pif" n'est pas trop fausse) car les électrons "libres" ont 3 degrés de liberté (x, y et z).
Cette vitesse est aléatoire et en moyenne nulle (comme les molécules d'un gaz). Le champ électrique donne une vitesse nette non nulle similaire à la vitesse d'un gaz qui se déplace dans un tuyau. La vitesse moyenne du gaz est très petite comparée à la vitesse thermique des molécules.

Dans votre exemple en U, vous aurez un champ externe qui n'a personne à accélérer et un champ interne, le long du conducteur, qui accélère les électrons disponibles. Les électrons du métal ne peuvent pas sauter entre les extrémités car ils sont "tenus" dans le métal par un potentiel. Il faut leur donner un peu d'énergie pour les faire sortir (de l'ordre de l'électronvolt).
A+

merci beaucoup LPFR