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la résistance électrique du vide



  1. #1
    alexcmoi

    la résistance électrique du vide


    ------

    Le vide peut-il conduire le courant??? Et dans ce cas , quelle est sa resistance??
    Soumis à une tension,
    Que font les électrons dans le vide? Se déplacent-ils de facon rectiligne, tel un projectile lancé dans le vide?? Trouvent-ils le second cable sans difficulté??
    Merci beaucoup,
    Alex

    -----

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  3. #2
    ebigfeet

    Re : la résistance électrique du vide

    regarde le principe du canon a electron ca pourait t'éclairer

  4. #3
    mach3

    Re : la résistance électrique du vide

    oui, le vide peut conduire le courant, à condition qu'on exerce une différence de potentiel suffisament forte (en fonction de la surface et de la distance entre les 2 poles séparés par le vide).

    Si il n'est soumis à aucun champ de force (en particulier un champ électrique et/ou un champ magnétique) l'électron se déplace en ligne droite. Cependant, la différence de potentiel entre les 2 poles crée un champ électrique qui va modifier la trajectoire. Mais ce n'est pas pour autant que les electrons trouveront tous leur chemin jusqu'a l'anode : c'est grâce à cela qu'un canon à éléctrons fonctionne. Les électrons sont repoussé par une cathode plate et attirés par une anode en forme de grille, accélérés suffisament par la différence de potentiel, il vont dépasser la grille sans pouvoir faire demi-tour (ils ont gagnés trop de vitesse pour que l'attraction de la grille puisse les arrêter).

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  5. #4
    geoleboss

    Re : la résistance électrique du vide

    Si on considere l'air comme du vide,
    la foudre est un bel exemple.
    A mediter...

  6. #5
    lyonnais

    Re : la résistance électrique du vide

    Bonjour tous,

    Tout d'abord je ne sais pas si on peut dire que le vide "conduit" le courant. A mon avis il conviendrait mieux de dire que le vide est un milieu dans lequel les électrons peuvent se déplacer librement en ligne droite (si pas de champ bien sur).
    Sinon pour le canon à électron ... c'est malheureusement pas la première fois que j'entends parler de résistance du vide en émission de champ, même par des spécialistes. L'idée étant que si l'on applique un champ suffisant sur la cathode (de l'ordre de 3 V par nm pour les métaux classiques) on extrait des électrons. En faisant le rapport de la tension appliquée par le courant on trouve alors "la résistance du vide". La où cela commence beaucoup a m'embéter c'est quand je vois des gens qui utilisent ces valeurs (qui change tout le temps car assimiler la caractéristique d'une diode avec une résistance ...) comme une résistance classique. Par exemple pour assiiler leur circuit a un système RC, charge, décharge, ...

    Enfin, assimiler l'air ambient au vide, ca me parait aussi un peu risqué. Je rappelle qu'en émission de champ on travaille à 10$^{-10}$ torr environ pour se rapprocher du vide est éviter justement les problèmes d'arc ou de plasma.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Jeanpaul

    Re : la résistance électrique du vide

    Pour qu'on puisse parler de résistance du vide, il faudrait déjà que le vide soit un conducteur ohmique (V = R I), ce qui n'est pas le cas.
    Quand on étudie une diode à vide, on doit tenir compte de la charge d'espace autour de la cathode chauffée et alors, le courant varie comme une puissance de V mais ce n'est pas linéaire.
    La loi d'Ohm résulte des collisions entre les électrons et les noyaux. Dans le vide, pas de noyaux, pas de loi d'Ohm.

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  10. #7
    lyonnais

    Re : la résistance électrique du vide

    Bien d'accord pour dire que dans le vide il n'y a rien qui "résiste" aux passage des électrons.
    Par contre pour le problème de charge d'espace il intervient pour des densités de courant vraiment non négligeable. A mon avis on ne peut plus vraiment parler de vide mais plutôt d'un milieu chargé.

  11. #8
    curieuxdenature

    Re : la résistance électrique du vide

    Bonjour,

    pour être plus précis, on parle d'impédance du vide,

    valeur exacte par définition.

    Comme le précise Jean-Paul, la notion de resistance electrique s'applique aux conducteurs et aux isolants, matériels.

  12. #9
    Baygon_Jaune

    Re : la résistance électrique du vide

    On peut parler de résistance du vide si on en a envie : elle est quasi nulle.

    En effet, si on considère une source parfaite de courant, et qu'on regarde ce qui se passe dans le vide, on voit que quelle que soit la tension appliquée, tous les électrons vont passer (dans un sens ou dans l'autre), jusqu'à ce qu'apparaissent des effets de charge d'espace : donc I ne dépend quasiment pas de U, et prend des valeurs très hautes tout de suite, avec saturation rapide. La résistance dynamique est par contre rapidement élevée (à cause de la saturation).
    Maintenant, ça n'a pas beaucoup d'intérêt de parler du vide tout seul ; il faudrait considérer un système, et dans ce cas ça revient à faire de l'optique électronique, voire si on considère la source d'électrons de l'émission de champ (ou thermique, selon la source, bien évidemment).
    « L'ennemi est bête : il croit que c'est nous l'ennemi alors que c'est lui ! » Desproges

  13. #10
    physastro

    Re : la résistance électrique du vide

    Citation Envoyé par alexcmoi
    Le vide peut-il conduire le courant??? Et dans ce cas , quelle est sa resistance??
    Soumis à une tension,
    Que font les électrons dans le vide? Se déplacent-ils de facon rectiligne, tel un projectile lancé dans le vide?? Trouvent-ils le second cable sans difficulté??
    Merci beaucoup,
    Alex
    Salut,
    tu devrais regarder les expériences historiques sur le vide, avec les expériences de Hertz (partisant de l'état ondulatoire de la matière dite radiante (à l'époque)), Lénard (disciple de Hertz et partisant donc aussi de l'aspect ondulatoire), Perrin (permit, avec un de ses dispositif, à Thomson de faire sa découverte de l'électron), Thomson (découvre l'électron), Röntgen (découvre les rayons X), Becquerel (découvre la radio-activité (mais ceux seront Pierre et Marie Curie qui feront les conclusions de ses expériences)), Crooks (arrive à faire un vide d'un 20 millionième de la pression atmosphérique, et découvre ce qu'il appelle la "matière radiante", qui n'est en fait que les rayons X), etc...!! Tu devrais trouver des choses très intéressantes !!

  14. #11
    Nekama

    Re : la résistance électrique du vide

    Bonjour,

    le vide est un isolant très particulier.

    A partir de 5kV/mm minimum et toujours avant 20 kV/mm grand maximum, les surfaces émettent des électrons dans le vide.

    Cette injection d'électron est due à de nombreux facteurs liés à la surface en question (nature, potentiel d'extraction, finission, impureté, ...) mais très peu des caractéristiques du vide (un peu la pression, pas la géométrie du dispositif, ...)

    En conséquence, s'il n'est pas interdit de tracer une courbe de V/I et de l'appeler résistance du vide, elle caractérisera en fait très peu le vide étudié.

    J'espère que ce que j'ai écrit était clair...

  15. #12
    patrick999

    Est-ce encore le vide alors?

    Ca me gêne toujours de parler de courant de conduction dans le vide. Qui dit courant de conduction dit deplacement de charges et donc presence de matiere. Par definition ce n'est alors plus le vide. A mon avis il faudrait plutôt parler de courant (et de resistance electrique) dans un milieu rarefie.

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  17. #13
    M_A_L

    Re : la résistance électrique du vide

    Citation Envoyé par geoleboss
    Si on considere l'air comme du vide,
    la foudre est un bel exemple.
    A mediter...
    ... consideré l'air comme du vide..... L'air est tout sauf du vide....
    Shine on you crazy diamond

  18. #14
    monnoliv

    Re : la résistance électrique du vide

    Ca me gêne toujours de parler de courant de conduction dans le vide. Qui dit courant de conduction dit deplacement de charges et donc presence de matiere. Par definition ce n'est alors plus le vide. A mon avis il faudrait plutôt parler de courant (et de resistance electrique) dans un milieu rarefie.
    Tout à fait, le courant de conduction, c'est pour la matière. Donc la résitivité du vide est infinie par définition. Les autres courants sont les courants de déplacement et les courants ioniques (de charges libres).
    L'impédance (Z) c'est une autre notion liée au champ électromagnétique (donc variable dans le temps).
    A+
    Ne soldez pas grand mère, elle brosse encore.

  19. #15
    patrick999

    Re : la résistance électrique du vide

    Bonjour,

    Pour Monnoliv (et les autres bien sûr):
    Si il y a un courant ionique quelque part est-ce que ce 'quelque part' est encore 'le vide? Selon moi c'est non, mais j'aimerais avoir votre avis.

  20. #16
    monnoliv

    Re : la résistance électrique du vide

    Un courant ionique peut exister dans un milieu comme de l'eau salée.
    Concernant la définition du vide, je ne la connaît pas. Il vaut mieux demander aux physiciens.
    A+
    Ne soldez pas grand mère, elle brosse encore.

  21. #17
    physastro

    Re : la résistance électrique du vide

    Citation Envoyé par patrick999
    Bonjour,

    Pour Monnoliv (et les autres bien sûr):
    Si il y a un courant ionique quelque part est-ce que ce 'quelque part' est encore 'le vide? Selon moi c'est non, mais j'aimerais avoir votre avis.
    Salut,
    je ne sais pas si j'ai bien compri ta question, mais il existe par exemple du plasma dans l'espace (le vide). Le plasma est un gaz ionisé.

  22. #18
    Baygon_Jaune

    Re : la résistance électrique du vide

    Citation Envoyé par Nekama
    A partir de 5kV/mm minimum et toujours avant 20 kV/mm grand maximum, les surfaces émettent des électrons dans le vide.
    En fait, ça dépend du travail de sortie du matériau

    Cette injection d'électron est due à de nombreux facteurs liés à la surface en question (nature, potentiel d'extraction, finission, impureté, ...) mais très peu des caractéristiques du vide (un peu la pression, pas la géométrie du dispositif, ...)
    Alors là, je ne suis plus d'accord.
    1. La qualité du vide est très importante ; en particulier, si la pression est élevée, tu vas ioniser le gaz avant d'extraire des électrons. Par contre, si la qualité du vide est suffisante, en terme de I(V) effectivement on ne verra pas d'influence.
    2. La géométrie est fort importante, parce qu'elle détermine le champ (enfin le rapport E/V).

    En conséquence, s'il n'est pas interdit de tracer une courbe de V/I et de l'appeler résistance du vide, elle caractérisera en fait très peu le vide étudié.
    En effet, voire pas du tout
    « L'ennemi est bête : il croit que c'est nous l'ennemi alors que c'est lui ! » Desproges

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  24. #19
    patrick999

    Re : la résistance électrique du vide-precisions

    Physastro, je precise

    Ma question est peut-être plus philosophique ue physique, encore que...

    Mon point de vue:
    Un plasma c'est un milieu ionise, et bien sûr un tel milieu est un exemple de matiere. Pour moi un plasma ne peut exister dans le vide, car alors un milieu qui entoure de la matiere ce n'est plus le vide (Bah non puisqu'il y a ''matiere'' quelque part a l'interieur). Ca ne signifie pas necessairement qu'un courant de conduction (ou un plasma) ne peut pas apparaître a un endroit qu'on pouvait auparavant qualifier de ''vide'' (bien que ce soit plutût une question theorique car en pratique je vois mal) mais alors (lorsqu'il y a courant avec deplacement de charge ou bien transfert de charge liee a presence de matiere),que le milieu considere passe du statut ''vide'' au statut ''milieu materiel''.

    Tout ca pour dire que je prefererais qu'on parle de ''milieu rarefie'' a la place de ''vide'' et alors bien sûr je suis d'accord un courant (de conduction) peut exister dans un milieu rarefie. C'etait l'usage du mot ''vide'' dans le contexte precite qui me tracassait. En fait le vide est beaucoup moins courant qu'on pourrait le croire et je me demande même si ca existe ''en pratique'', mais c'est une autre question.


    Me relisant je me demande si je suis clair, enfin vous demanderez des precisions si tel n'etait pas le cas.

  25. #20
    Floris

    Re : la résistance électrique du vide

    Citation Envoyé par curieuxdenature
    Bonjour,

    pour être plus précis, on parle d'impédance du vide,

    valeur exacte par définition.

    Comme le précise Jean-Paul, la notion de resistance electrique s'applique aux conducteurs et aux isolants, matériels.
    Bonjour, comment se fait t'il que le vide ai une impedance???
    Seul les imbéciles sont bourrés de certitudes !

  26. #21
    alexcmoi

    Re : la résistance électrique du vide

    Que ce soit pour le clarté des explications ou pour l'érudition des approfondissements et des détails, je vous remercie .

    Alex

  27. #22
    Nekama

    Re : la résistance électrique du vide

    Bonjour Baygon_Jaune,

    Citation Envoyé par Baygon_Jaune
    En fait, ça dépend du travail de sortie du matériau
    c'est ce que j'appelais le potentiel d'extraction plus loin

    1. La qualité du vide est très importante ; en particulier, si la pression est élevée, tu vas ioniser le gaz avant d'extraire des électrons. Par contre, si la qualité du vide est suffisante, en terme de I(V) effectivement on ne verra pas d'influence.
    J'ai en tête que la qualité du vide cad qu'on soit à 1 mbar ou a 10-2 mbar ou 10-10 mbar (glrup) n'est pas aussi importante que la pureté de la surface ou sa nature.

    2. La géométrie est fort importante, parce qu'elle détermine le champ (enfin le rapport E/V).
    nous sommes tout à fait d'accord mais je parlais pour un champ fixé. Le champ est évidemment la facteur numéro 1.

    En effet, voire pas du tout
    ...donc la qualité du vide importe peu sur l'injection d'électrons

  28. #23
    lyonnais

    Re : la résistance électrique du vide

    Bonjour,

    Argh, je me vois obligé de défendre les dire de baygon-jaune.
    Donc le vide en émission de champ est d'une importance cruciale. Mais pas toujours pour les raisons qu'on croit. Evidemment si le vide est trop mauvais on a de fort risque de faire un joli arc. En passant, à 1 torr (environ 1 mbar) c'est plus de la physique du plasma que de l'émission de champ a proprement parlé.
    Mais indépendamment de cela le vide est important. PAr exemple, considère une pointe de Tungstène propre au départ. Si tu travailles à 10$^{-10}$ torr ta pointe restera propre environ 1 heure (j'ai plus les chiffres exact du modèle en tete mais c'est plus le principe qui m'intéresse ici). Au bout d'une heure les molécules qui vienne se coller sur la pointe auront eu de forte chance de se coller sur la zone d'émission. Si tu travailles à 10$^{-8}$ torr, ta pointe sera 'sale' au bout d'environ 1 minute. Une fois que ta pointe est sale tu étudie un système complexe ou l'émission de champ est controlé par ton métal et tes adsorbats. les I(V), les stabilités, ... peuvent alors être extrément différent. Donc pour revenir a ce que tu disais, le vide est important justement pour conserver la pureté de ton échantillon. (Parenthèse, tu parlais de la nature du matériau, ce qui est vrai, mais il y a aussi l'importance de la structure. Un même matériau peut avoir des travaux de sortie différent suivi la face qui émet, ou avoir des densité d'état différentes, ...)
    Un deuxième aspect peut être la durée de vie de ton émetteur. Plus ton vide est mauvais, plus ton émetteur est bombardé par les ions qui revienne sur l'échantillon. C'est d'ailleurs un aspect important de la recherche actuellement puisque les vides industriels sont de l'ordre de 10$^{-6}$ environ et on doit dévelloper des sources stables avec des temps de vie importants à ces pressions. Mais baygon-jaune t'expliquerai mieux que moi ces aspects.

  29. #24
    Nekama

    Re : la résistance électrique du vide

    Salut,

    Dans quels domaines d'applications travaillez vous, ca m'intéresse.

    Personnellement j'ai de l'expérience dans les domaines où il n'y a PAS d'émission (cathode et anode de tubes à rayonx de toute forme) mais vous parlez vous plutôt de ce qui se passe au niveau de filaments ou bien au niveau d'émetteurs d'électrons...

    intéressant !

    j'ai édite mon post pour poser cette question :
    vous parlez d'heure voire de minutes d'émission... vous travaillez à quels champs sur les électrodes et pour quelle densité de courant injecté ???
    Dernière modification par Nekama ; 17/09/2005 à 22h30.

  30. Publicité
  31. #25
    lyonnais

    Re : la résistance électrique du vide

    Salut,

    Ca commence un peu a sortir du cadre du forum, mais il est vrai qu'on travaille sur l'émission de champ froide. Donc on s'intéresse plutot a la source alors que tu a l'air de traiter plutot la partie accélérération et intéraction.
    Sinon je n'ai pas dit que la pointe émettait une heure ou une minute mais que c'était approximativement le temps qu'il fallait pour qu'une pointe 'propre' deviennent 'sale'. Ca ne veut évidemment pas dire que la pointe n'émet plus. Au contraire, dans beaucoup de cas l'apparition d'une nanostructure va s'accompagner d'une augmentation de courant (je parle toujours d'émission froide) pour la meme tension. Un des problème est que ce système n'est souvent pas des plus stable. De même pour les études fondamentales cela va s'accompagner de l'apparition de pics dans la distribution en énergie qui vont évoluer, se modifier, ... Ca pose d'ailleurs un problème dans les applications ou on cherche a obtenir un faisceau le plus monoénergétique possible. Pour les champs 0.3-0.6 V/A puisque c'est de l'émission froide. Et pour les densité de courant ... comme je travaille surtout sur les pointes en ce moment je n'aime pas utiliser cette grandeur. PAr contre je peux dire qu'il est obtenu pour des émetteurs de champ planaires des densités de courant jusqu'à 1-2 A/cm2 (résultats reproductibles et sérieux) pour le moments.

  32. #26
    Nekama

    Re : la résistance électrique du vide

    Citation Envoyé par lyonnais
    Salut,
    Ca commence un peu a sortir du cadre du forum,
    je t'ai envoyé un MP.

    mais il est vrai qu'on travaille sur l'émission de champ froide. Donc on s'intéresse plutot a la source alors que tu a l'air de traiter plutot la partie accélérération et intéraction.
    oui.

    Sinon je n'ai pas dit que la pointe émettait une heure ou une minute mais que c'était approximativement le temps qu'il fallait pour qu'une pointe 'propre' deviennent 'sale'.
    En restant soumise au champ et au même niveau de vide ?
    Quel est l'ordre de grandeur du champ sur la pointe ?

    Ca ne veut évidemment pas dire que la pointe n'émet plus. Au contraire, dans beaucoup de cas l'apparition d'une nanostructure va s'accompagner d'une augmentation de courant (je parle toujours d'émission froide) pour la meme tension.
    tu travailles sur des nanotubes en tant qu'émetteur par "cathode froide" ? (voir MP)

    Un des problème est que ce système n'est souvent pas des plus stable. De même pour les études fondamentales cela va s'accompagner de l'apparition de pics dans la distribution en énergie qui vont évoluer, se modifier, ... Ca pose d'ailleurs un problème dans les applications ou on cherche a obtenir un faisceau le plus monoénergétique possible.
    Est-ce facile à réguler ?
    Si l'instabilité apparait progressivement, sur des temps suffisant pour qu'une régulation la corrige, ce n'est pas un problème en soi.
    Si ce sont des "bursts", c'est moins acceptable.

    [quote]
    Pour les champs 0.3-0.6 V/A puisque c'est de l'émission froide. [quote]
    0.3-0.6 V/A... Je ne comprends pas cette expression. Pourrais-tu préciser le sens des unites ?

    Et pour les densité de courant ... comme je travaille surtout sur les pointes en ce moment je n'aime pas utiliser cette grandeur. PAr contre je peux dire qu'il est obtenu pour des émetteurs de champ planaires des densités de courant jusqu'à 1-2 A/cm2 (résultats reproductibles et sérieux) pour le moments.
    excellent.

  33. #27
    Baygon_Jaune

    Re : la résistance électrique du vide

    Je répond ici, à la place du Lyonnais

    Citation Envoyé par Nekama
    jEn restant soumise au champ et au même niveau de vide ? Quel est l'ordre de grandeur du champ sur la pointe ?
    Oui, en restant en émission de champ (ou pas). L'ordre de grandeur est, comme déjà dit par le Lyonnais, d'environ 4 volts par nanomètre (ie 0,4 volts par angström).

    tu travailles sur des nanotubes en tant qu'émetteur par "cathode froide" ? (voir MP)
    Oui, entre autres.

    Est-ce facile à réguler ?
    Si l'instabilité apparait progressivement, sur des temps suffisant pour qu'une régulation la corrige, ce n'est pas un problème en soi.
    Si ce sont des "bursts", c'est moins acceptable.
    C'est très difficile à réguler, d'autant plus que cela peut amener une émission assez stable / instable ; en gros, tu peux avoir un adsorbat solidement collé, mais qui fait du flip-flop sur le bout de ta pointe. Cela amène deux états d'émission bien définis, mais qui permutent ... C'est agaçant !
    En général, pour les faire 'disparaitre', on fait chauffer la pointe, pour tout désorber. Aux hauts courants, la pointe peut aussi se chauffer toute seule suffisament pour expulser les adsorbats, et là on arrive à une émission 'propre'.

    0.3-0.6 V/A... Je ne comprends pas cette expression. Pourrais-tu préciser le sens des unites ?
    Ce sont des volts par angström.
    « L'ennemi est bête : il croit que c'est nous l'ennemi alors que c'est lui ! » Desproges

  34. #28
    Nekama

    Re : la résistance électrique du vide

    Salut et merci pour la réponse...

    Citation Envoyé par Baygon_Jaune
    (ie 0,4 volts par angström).


    on devrait interdire aux physiciens de faire de la physique et reserver cela aux ingénieurs...

    ***

    0.4 V / angström

    4 V / nanomètre

    4 kV / um

    4 MV / mm

    hmmm...

    vous ne travaillez visiblement pas dans le même domaine que moi.

    Personnellement, j'ai une règle de bonne pratique qui veut qu'on ne dépasse pas 10 kV / mm sur des électrodes métalliques dans le vide car c'est le champ à partir duquel il y a émission froide (dues aux impuretés sur la surface) et à 20 kV/mm on a claquage garanti.

    Dans les géométries que vous étudiez, je suppose que la pointe est bien en avant du dispositif générant la haute tension...

    ...tout cela devient très technique, mieux vaut continuer en MP

    A+

  35. #29
    Baygon_Jaune

    Re : la résistance électrique du vide

    Pas vraiment, je pense que c'est encore accessible au commun des mortels

    Ce qu'il y a, c'est que tu parles du champ mésoscopique ; nous on évoque le champ nanoscopique.
    En gros, si tu met deux électrodes planes l'une en face de l'autre à 1 mm et que tu imposes du 10kV, le champ mésoscopique sera de 10 kV/mm ; mais la moindre bosse sur l'une des électrodes va, par effet de pointe, considérablement augmenter localement le champ. Par exemple, une bête hémisphère qui dépasse du plan augmente le champ d'un facteur 3.
    Comme on travaille avec des nanostructures, on a de très fortes amplifications
    « L'ennemi est bête : il croit que c'est nous l'ennemi alors que c'est lui ! » Desproges

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