Je ne me pose la question que maintenant alors que j'en fais depuis la 5ème...
Quelqu'un pourrait-il m'expliquer au niveau microscopique pourquoi lorsque j'appuie sur l'interrpteur, j'obtiens de la lumière ?
Si cette même personne pouvait m'instruire (toujours en m'expliquant le rôle des électrons) sur la différence entre courant alternatif et continu (pourquoi l'un ou l'autre, comment les génère-t-on ?) et entre monophasé et triphasé, ce serait génial.
Merci d'avance !
Bonjour,
L'ampoule, pour émettre de la lumière, doit être parcourue par un courant électrique (par un courant d'électrons) : pour les ampoules incandescentes, le courant traverse le filament qui chauffe et émet de la lumière ; pour les ampoules du type néon ou halogène, le courant électrique passe un travers un gaz, qui s'excite (gagne de l'énergie) et émet de la lumière.Quelqu'un pourrait-il m'expliquer au niveau microscopique pourquoi lorsque j'appuie sur l'interrpteur, j'obtiens de la lumière ?
Pour que le courant passe, il faut que l'ampoule soit placée dans un circuit électrique fermé dans lequel il y a une différence de potentiels (les électrons sont attirés à l'autre bout du circuit) ; mais lorsque l'interrupteur est ouvert, les électrons ne peuvent pas circuler, et l'ampoule ne peut pas s'allumer, puis lorsque tu appuies sur l'interrupteur, les électrons circulent et font briller l'ampoule.
Une précision : le courant peut passer dans le circuit électrique parce qu'il est constitué de fils en cuivre, qui est un conducteur électrique ; au niveau atomique, les électrons les plus loin du noyau sont "libres", c'est-à-dire qu'ils circulent librement dans le métal.
If your method does not solve the problem, change the problem.
Pour compléter la réponse de Phys2 :
La différence entre courant alternatif et continu est le sens "d'écoulement" des électrons, ou encore "l'orientation" du courant, qui est unidirectionnel pour le continu, et qui change alternativement (d'où le nom) en courant alternatif, avec une fréquence qui est celle du courant (par ex. 50 Hz pour EDF).
Pour ce qui est du monophasé ou du triphasé, il s'agit d'une différence dans la façon de produire le courant alternatif (en gros, avec une seule bobine pour le monophasé, ou trois bobines pour le triphasé). L'avantage du triphasé est une économie dans les fils conducteurs nécessaires au transport.
Bonjour,
Pour compléter les deux infos, voici en image une animation sur le déplacement des électrons libres http://sciences-physiques.ac-dijon.f...re_courant.htm
Cliquer sous l'interrupteur et autres endroit pour lancer l'animer.
Et d'autres liens grâce à Google pour le même sujet.
http://www.google.be/images?hl=fr&q=...w=1265&bih=650
Bonne lecture.
Faire tout pour la paix afin que demain soit meilleur pour tous
Merci à tous pour vos réponses ! Malheureusement elles ne répondent pas à mes attentes : je voulais savoir pourquoi tout ceci arrive.
"le courant traverse le filament qui chauffe" => pourquoi le filament chauffe-t-il ? "à cause de l'effet joule" allez vous me répondre... que se passe-t-il ? Quel est le lien entre le fait que des électrons circulent dans le fil et une augmentation de température ?
"et émet de la lumière" => pourquoi chauffer un objet le fait-il émettre de la lumière ?
"les électrons sont attirés à l'autre bout du circuit" => par quoi ? En vertu de quoi les électrons se déplacent-ils ?
"le courant peut passer dans le circuit électrique parce qu'il est constitué de fils en cuivre, qui est un conducteur électrique" => qu'est-ce qu'un conducteur électrique ? Pourquoi le cuivre conduit-il mieux que le bois ? Parce que les électrons des couches externes sont seuls sur leur couche et donc se détachent plus facilement ? "Il n'y a jamais d'électron en solution" répétait mon prof de physique. Les électrons bondissent-ils d'atome en atome ? Mûs par quelle force ?
Merci d'avance de vos réponses, ces questions me préoccupent vraiment.
Petite précision : je connais quelques lois qui j'imagine vont servir à m'expliquer tout ça (loi de laplace, loi de biot et savart, équations de maxwell...) n'hésitez pas à les utiliser !
help me please ! Ces questions me préoccupent
Bonjour,Envoyé par Weierstrass
Les électrons perdent un peu d'énergie cinétique en se cognant sur les atomes qui se mettent à vibrer autour de leur position moyenne. En conséquence de quoi tous les atomes ont récupérer de l'énergie cinétique aux dépens des électrons (qui en ont perdus) et c'est cela l'effet joule. La température d'un corps c'est un résumé qui décrit en moyenne l'importance de la vibration des atomes. Plus un corps est chaud plus les atomes vibrent fort.
?"et émet de la lumière" => pourquoi chauffer un objet le fait-il émettre de la lumière
C'est une propriété générale qui veut qu'un corps chaud perdre par rayonnement de l'énergie. Ainsi le soleil perd de l'énergie et émet de la lumière visible. nous même corps humain nous perdons de l'énergie en émettant de la lumière (nos yeux ne la voit pas car la lumière se trouve dans l'infra-rouge lointain).
En fait il ne sont pas attiré par l'autre bout, mais il tombe en perdant de l'énergie potentielle. C'est lac même chose qu'une pierre qui tombe de la Tour eiffel. son énergie potentielle gravitationnelle se transforme en énergie cinétique. pour l'électron le potentiel gravitationnel est remplacé par le potentiel électrique et la différence de hauteur est remplacée par la différence de potentiel entre les 2 bornes."les électrons sont attirés à l'autre bout du circuit" => par quoi ? En vertu de quoi les électrons se déplacent-ils ?
Il y a 2 raisons:"le courant peut passer dans le circuit électrique parce qu'il est constitué de fils en cuivre, qui est un conducteur électrique" => qu'est-ce qu'un conducteur électrique ? Pourquoi le cuivre conduit-il mieux que le bois ?
1-Parce qu'il y a beaucoup plus d'électrons dans le cuivre que dans le bois.
2- Parce que il est très difficile de donner de l'énergie cinétique aux électrons du bois parce que le bois est un milieux visqueux
cela n'a rien à voir avec la choucroute.Petite précision : je connais quelques lois qui j'imagine vont servir à m'expliquer tout ça (loi de laplace, loi de biot et savart, équations de maxwell...) n'hésitez pas à les utiliser !
Après de longues, longues recherches dans beaucoup de bouquins, je crois avoir des éléments de réponse assez complets, je les poste ici au cas où quelqu'un se poserait un jour une de ces questions.
Certaines de ces informations sont peut-être fausses ou incomplètes, je vous laisse le soin de juger.
La question centrale était : pourquoi la lumière s'allume-t-elle ?
Les diverses questions subsidiaires étaient (en vrac) :
"pourquoi chauffer un objet le fait-il émettre de la lumière" :
La réponse de mariposa était assez pertinente (merci !), je la colle ici :
C'est une propriété générale qui veut qu'un corps chaud perdre par rayonnement de l'énergie. Ainsi le soleil perd de l'énergie et émet de la lumière visible. nous même corps humain nous perdons de l'énergie en émettant de la lumière (nos yeux ne la voit pas car la lumière se trouve dans l'infra-rouge lointain).
Je joins aussi ce lien pour ceux qui comme moi n'aiment pas le qualitatif : http://www.sciences.univ-nantes.fr/p...i/11defloi.htm
Il s'agit d'un cours, que je trouve complet et rigoureux. (mots clés : rayonnement, Planck, corps noir)
"pourquoi le filament chauffe-t-il ?" :
Encore une fois, merci à mariposa pour sa réponse !
Les électrons perdent un peu d'énergie cinétique en se cognant sur les atomes qui se mettent à vibrer autour de leur position moyenne. En conséquence de quoi tous les atomes ont récupéré de l'énergie cinétique aux dépens des électrons (qui en ont perdu), c'est là l'effet joule. La température d'un corps c'est un résumé qui décrit en moyenne l'importance de la vibration des atomes. Plus un corps est chaud plus les atomes vibrent fort.
Voici encore un lien précisant les lois en jeu : http://gilbert.gastebois.pagesperso-...heorie_gaz.htm (la relation magique est Ec=3/2.k.T, voir le point 2.3 !!)
Malheureusement, il s'agit ici du cas particulier des gaz, mais je conçois aisément qu'il puisse exister un équivalent pour les solides.
(mots clés : Boltzmann, thermodynamique, pression)
"Qu'est-ce qu'un conducteur électrique ? Pourquoi le cuivre conduit-il mieux que le bois ?" :
Le Cuivre (conducteur le plus employé car il est caractérisé par un excellent rapport qualité-prix) possède deux électrons de valence, ce sont des électrons dits "libres" car ils se détachent aisément de leur atome, non seulement parce qu'ils sont éloignés du noyau, mais aussi parce que la couche à laquelle ils appartiennent est quasi vide, ce qu'il fait qu'elle est assez lâche.
L'électricité étant créée par un déplacement d' électrons, on conçoit aisément que le cuivre puisse avoir un rôle important !
Si vous voulez en savoir plus, intéressez vous à la théorie des bandes, qui m'a l'air bien expliquée ici (j'avoue n'y rien comprendre) : http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_bandes
Et enfin last but not least :
"En vertu de quoi les électrons se déplacent-ils ?" :
Pardon mais je n'aime pas du tout la vulgarisation, je ne reprendrai donc pas la réponse de mariposa.
Considérons deux types de générateurs :
1/ La pile :
Je me contenterai d'une explication qualitative, sûrement floue, faussée et incomplète, mais les liens fourniront les lois exactes.
Prenez d'une part une solution dans laquelle baignent des ions, globalement neutre. Il y aura des cations, qui voudront des électrons. D'autre part, par une réaction d'oxydoréduction, faites se détacher des électrons d'un métal (capable de céder des électrons facilement), cette réaction créera des cations, qui voudront se réassembler avec les électrons libérés, mais paresseusement, dirons-nous. Seulement les électrons ont été mis en contact avec les cations de l' autre solution qui auront, eux, très envie d'électrons. Vos électrons vont donc se déplacer pour aller remplir les couches externes de ces cations en manque d'électrons. Leur déplacement entraînera l'apparition d'un courant.
Voilà deux liens :
Principe de la pile : http://www.lachimie.fr/solutions/oxy...le-daniell.php
Loi de Nernst : http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89q...rnst#Remarques (remarquez la terminologie employée pour désigner E : c'est le potentiel ! le voilà enfin. Vous comprendrez pourquoi on parle de différence de potentiel)
(mots clés : Nernst, Daniell, pile, oxydo/réduction)
2/ Le générateur de tensions type EDF :
Il s'agit là de l'utilisation de ce que je considère être la plus belle des lois de la physique : la loi de Laplace. Voilà le lien Wiki : http://fr.wikipedia.org/wiki/Force_de_laplace (ne ratez pas l'article sur l'effet Hall).
En gros, déformez un champ magnétique en présence d'un circuit (ou déformez un circuit en présence d'un champ magnétique) et vous créez une intensité ! (l'aimant fait bouger les électrons via la force de Lorentz). C'est inouï.
Une application : faites tourner un aimant au centre d’une bobine. Placez vous dans le référentiel tournant de l’aimant : les électrons ont alors une vitesse et vous pouvez appliquer un PFD sur l’électron en négligeant le poids, bien sûr, et en tenant compte de la force de Lorentz (pour les païens : http://fr.wikipedia.org/wiki/Force_de_Lorentz (ne tenez pas compte de E)). Vous montrerez aisément que l’aimant incite l’électron à tourner autour de l’axe du solénoïde.
Ainsi, en faisant tourner votre aimant (sa vitesse de rotation déterminera la fréquence de votre signal (nous créons ici un courant alternatif)), vous appliquez une force à un certain nombre d’électrons en présence. Nous avons vu que ces électrons étaient libre, donc qu’ils ne demandaient qu’à se déplacer ; ce qu’ils vont faire, soumis qu’ils sont à la force de Lorentz (qu’elle soit répulsive ou attractive ne change rien). Seulement, ils ne peuvent pas se déplacer sans laisser derrière eux pas mal de cations (les atomes d’origines qui, privés de leurs électrons, vont en vouloir d’autre), qui vont attirer le paquet d’électrons d’à côté (si des milliers de cation attirent un électron, celui-ci, bien qu’il laisse un cation en se détachant, est soumis à une force d’attraction bien plus grande que celle de son noyau et va s’en désolidariser). Ce deuxième paquet qui aura migré va lui aussi laisser un trou plein de cations, etc. Attention, tout ceci se fait (si on se place dans l’Approximation des Régimes Quasi Stationnaires) de manière instantanée !
Se présentent alors deux cas :
Soit le circuit est ouvert, alors quand le trou de cations arrivera en bout de ligne il se sentira tout bête et rappellera à lui les électrons afin de disparaître (tout ceci étant instantané, les électrons ne circuleront pas !). Il n’y aura ni tension, ni électricité. Les électrons resteront statiques dans le métal (bon, bien sûr ils ne le seront pas vraiment, sinon on atteint le zéro absolu, mais on se comprend).
Soit le circuit est fermé, et le trou de cations circulera sans problème le long de son contour fermé, laissant aux électrons la possibilité de se déplacer, et avec eux (et bien plus vite, puisque les électrons font du 1 mm / seconde) l’information électrique (à la vitesse de la lumière sans l’ARQS, ou instantanément sinon).
En pratique :
Cassez des gros noyaux (c'est plus facile) en jetant des neutrons dessus, vous obtiendrez de l'énergie, utilisez la pour faire chauffer de l'eau : celle-ci se transformera en vapeur, et fera tourner votre turbine, qui fera tourner un aimant devant une bobine : vous venez de créer un courant.
Mettez ensuit trois bobines dans un même plan, dont les axes sont concourants et séparés par des angles de 120°, faites tourner un aimant au milieu : voilà, grossièrement, le triphasé.
En appuyant sur mon interrupteur, je rabats un fil de cuivre sur un autre, connecté à un couple (aimant/bobine). Parallèlement, je ferme le circuit, c'est à dire que j’autorise mes électrons à circuler, et à véhiculer à la vitesse de la lumière l’information du mouvement : c’est l’électricité.
Ainsi, lorsque j'appuie naïvement sur mon interrupteur, j'utilise des notions d'électromagnétisme, de thermodynamique, de chimie, de rayonnement, de physique quantique !
Apparemment, ça n'empêche pas tout le monde de dormir (saisissez le rapport avec l'ampoule).
Petite pique pour finir : dire que les équations de Maxwell, qui à elles quatre résument l'électricité, n'ont rien à voir avec mes questions, c'est... hum !
Si elles ont un lien, mais ce sont des équations locales, si tu regarde à grande échelle ce qu'elles donnent, tu t'aperçois que c'est beaucoup plus simple que les équations de départ (tu tombes sur des lois de conservation).
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
bonsoir,
les questions qui vous intéresses relèvent plus de la physique quantique que de la physique classique, que sont les équations de Maxwell.
dans vos questions il n'est fait nulle part mention de d'invariance de jauge (classique ou quantique), un autre argument pour dire que les équations de Maxwell n'ont rien a voir avec ce fil.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Il est vrai que c'est... un peu fort...L'utilité des équations de Maxwell est tellement générale que ton commentaire tombe un peu à plat.
La curiosité est un très beau défaut.
