3 mots de physique imcompréhensible pour moi.

[deyni]

Bonjour.

J'ai un problème, en physique avec ces mots:
1)Tension
2)Champ
3)Flux.

1) j'ai cherché, et demandé des explications, mais sans succès, l'idée souvent rabachée est:"la tension est une difference de potentiel".
Mais là, je dis "C'est quoi une différence de potentiel?"
On me répond, mais "en tournant autour du pot".

2)Champ? Champ électrique? J'ai cru comprendre que:"plus il est fort pour une particule, plus elle peut repousser, ou attirer d'autres particules".

3)Flux électrique, je vois souvent:"Champ en mouvement", que je ne comprends pas.

Pouvez-vous m'expliquer?

Merci.
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[Deedee81]

Salut,

1) j'ai cherché, et demandé des explications, mais sans succès, l'idée souvent rabachée est:"la tension est une difference de potentiel".
Mais là, je dis "C'est quoi une différence de potentiel?"
On me répond, mais "en tournant autour du pot".

C'est une énergie en fait.
Une énergie potentielle. Exactement comme le fait de soulever un objet en l'air lui procure une énergie potentiel de pesanteur. L'énergie en question est l'énergie fournie pour le soulever et c'est aussi l'énergie restituée lors de la chute (par exemple lors du choc sur le sol).

C'est la même chose ici mais avec la force électrique plutôt que la force de gravitation.

En chaque point il y a un potentiel électrique. Et la tension entre deux points est la différence entre les deux points.

Si une charge électrique positive va d'un point à l'autre, elle gagne une énergie égale à la différence de potentiel.

2)Champ? Champ électrique? J'ai cru comprendre que:"plus il est fort pour une particule, plus elle peut repousser, ou attirer d'autres particules".

Un champ est une grandeur quelconque qui prend une valeur en chaque point.

Par exemple, le champ de température est la température en chaque point.

On constate par l'expérience qu'une charge électrique est associée à un champ dit électrique.

Et une autre charge électrique interagit avec ce champ.

C'est l'origine de la force électrique dont je parlais plus haut.
La force est d'autant plus grande que le champ électrique est fort et que la charge électrique est grande. Le sens de la force dépend du signe de la charge électrique et du sens du champ (voir ci-dessous).

3)Flux électrique, je vois souvent:"Champ en mouvement", que je ne comprends pas.

Le champ électrique a non seulement une grandeur en chaque point mais aussi une direction (contrairement au champ de température).

Un exemple de ce type est le champ de vitesse dans une rivière : en chaque point, l'eau a une vitesse et une direction.

Donc, en un endroit donné, tu peux calculer le flux d'eau qui coule à travers une petite surface simplement en regardant le champ de vitesse.

De même pour le champ électrique et le flux électrique.

[doul11]

Bonjour,

Le premier point a comprendre est : qu'est-ce qu'un champs ?

pour faire un champ on associe en chaque point de l'espace (x,y,z) une valeur, qui peut être un scalaire, un vecteur, une matrice, ..., le champ peut être dynamique est donc varier au cours du temps.

Imagine un plan 2D (x,y) sur lequel on pose au centre une charge électrique qui reste fixe, sur une position (x,y) on va poser une autre charge test et mesurer la force exercée sur la charges test, on déplace la charge test sur tout le plan pour faire des mesures, a la fin on obtient un champ vectoriel (la force est un vecteur) c'est le champ électrostatique E.

Par l'opération divergence on transforme un champ de vecteur en champ scalaire, on obtient le champ de potentiel électrostatique, la tension est la différence entre deux point de ce champ de potentiel

On peut faire le même raisonnent a l'envers, a partir du champ de potentiel, en appliquant l'opérateur gradient ou retrouve le champ E, en électrostatique écrit avec l'opérateur nabla

[deyni]

Je suis désolé, mais je n'ai pas compris la notion de potentiel, et de flux.

Néanmoins, j'ai compris ce qu'est le champ.
J'ai une question, selon ce qu'a écrit deedee81:

On constate par l'expérience qu'une charge électrique est associée à un champ dit électrique.

Donc, une charge électrique, ce n'est pas quelque chose, comme "une bille électrifiée", de taille très petite?
Dans ce cas, on ne peut pas placer une charger quelque part?

Quand au flux, je ne comprends pas "orientation du champ"
Et selon dou11, pour moi div(E), est un calcul, il ne représente pas quelque chose. C'est comme les nombres complexes en physique, ils ne représente rien, ils servent uniquement au calcul.

Même chose pour grad. Je ne comprends pas.
Le potentiel, c'est la force pour soulever les charges vers le haut?


Merci.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Scorp]

Oui, tu as raison, il vaut mieux éviter les définitions trop mathématiques si tu veux comprendre ce qui se passe. Donc pour le moment, oublie div() pour le flux.

Raccroche ca à des notions intuitives, comme le cas de la rivière qui a été donné.

Donc prend une rivière avec de l'eau qui coule. On peut voir la vitesse de l'eau le long de la rivière comme un champ de vitesse (en tout point de la rivière, on peut associer un vecteur vitesse, vitesse de l'eau à cet endroit là et à ce temps là).

Maintenant le flux. Le flux doit être définit par rapport à une surface ! Pourquoi, parce qu'un flux n'est rien d'autre que le nombre, ici de particules d'eau (heu, bon là c'est très grossier, mais bon) passant à travers une surface pendant un certain temps. Tu peux positionner la surface comme tu veux (dans le sens du courant, perpendiculaire au courant, n'importe comment). Puis tu n'as qu'à compter le nombre de particule qui passe pendant un certain temps. Tu vois que dans ce cas, le flux est lié au débit d'eau de la rivière, mais aussi de l'orientation de ta surface par rapport au sens du courant dans la rivière. Voila, c'est en gros je pense l'idée de flux : ca permet de compter ce qui passe à travers une surface pendant un certain temps.

Du coup, on l'utilise souvent pour faire des bilans. Et oui, rien ne t'empèche de prendre une surface fermée (une sphere par exemple). A l'intérieur, tu peux donc compter (ou calculer) les variations d'une grandeur au cours du temps. Cette variation est forcément dû aux fait que des "particules" ont traversé ta surface (en entrant ou en sortant), donc lié à ton flux. C'est comme ca qu'on fait des bilans : évolution d'une quantité intérieur d'une surface fermée = flux à travers cette même surface.

[doul11]

pour moi div(E), est un calcul, il ne représente pas quelque chose. C'est comme les nombres complexes en physique, ils ne représente rien, ils servent uniquement au calcul.

Donc selon toi les calculs ne représentes rien car les concepts mathématique associes ne représentes rein ?

Le but de la physique est justement d'utiliser les mathématiques pour représenter des phénomènes physiques, On peut représenter une onde sinusoïdale par un nombre complexe, c'est pour ça que le calcul fonctionne, sinon ça ne fonctionnerais pas, mais ça ne veut pas dire qu'une onde est un nombre complexe ce n'est qu'une représentation parmi d'autres.


Ce n'est pas parce que tu n'a pas compris ce qu'est l'opérateur divergence que tu doit dire que ça ne représente rien, il y une explication intuitive et simple :

Intuitivement, et dans les cas le plus courant, la divergence d'un champ vectoriel exprime sa tendance à provenir ou converger vers certains points.

de http://www.sciences.ch/htmlfr/algebr...gchampvecteurs

Même chose pour le gradient :

Intuitivement, le gradient indique la direction de la plus grande variation du champ scalaire, et l'intensité de cette variation.

de http://www.sciences.ch/htmlfr/algebr...dchampscalaire

[deyni]

Merci.

Mais je ne comprends toujours pas.

Pourqu'il y ait un flux, il faut obligatoirement un mouvement?

Le flux électrique, c'est l'intensité?

Tension???

[doul11]

Avant de comprendre ce qu'est le flux il faut comprendre ce qu'est un champ, sans ça c'est pas possible.

Est-ce que tu as compris pourquoi on peut représenter la température par un champ scalaire ? pourquoi on peut représenter l'écoulement d'une rivière par un champ de vecteurs ? pourquoi on peut représenter la force de gravité par un champ de vecteur ? pourquoi on peut représenter l'énergie potentielle de gravité par un champ scalaire ? par analogie pourquoi on peut faire la même chose que la gravité avec des charges électriques ?

[deyni]

Oui, ça j'ai compris.

Le champ:une grandeur qui prend une valeur en un point quelconque.

[Bolzaris]

Bonjour,

Pour la tension électrique tu peux faire un parallèle avec la pression
hydraulique dans une conduite.

[deyni]

Je ne comprends toujours pas

[invitee58fc3c0]

Une tension c'est une différence de potentiel. Bah prends l'altitude. l'altitude c'est un potentiel. Tu t'imagines un plongeoir de 10 mètres. Tu seras haut de 10 mètres et tu prends le potentiel 0 mètres qui est le niveau de la piscine. Tu auras une différence de potentiel de 10 metres. Cette différence de potentiel va te permettre de te déplacer de la hauteur du plongeoir jusqu'à la surface de la piscine.

[Deedee81]

Salut,

Pourqu'il y ait un flux, il faut obligatoirement un mouvement?

Non. Mais c'est facile à comprendre.

Reprenons l'analogie du champ de vitesse d'une rivière. En chaque point la vitesse de l'eau a une valeur V. C'est un champ de vecteur.

En un endroit donné tu vas avoir une certaine quantité d'eau qui passe. C'est le flux d'eau. Et il est clair que ce flux est donné par la vitesse fois la surface dans laquelle passe ce flux. Plus précisément c'est le produit scalaire de la vitesse fois le vecteur surface (vecteur normal à la surface de grandeur proportionnelle à cette surface). Mais ce n'est qu'un détail technique.

Par analogie, on peut faire la même chose pour tout champ de vecteur. Par exemple le champ électrique E. C'est aussi un champ de vecteur. Et donc, on peut définir un flux électrique exactement comme on a le flux d'eau avec la vitesse ci-dessus. Bien entendu, ici, il n'y a pas nécessairement de mouvement. Mais le mot utilisé reste identique ainsi que le principe et la technique de calcul. On se contente de multiplier le vecteur électrique par le vecteur surface, et hop, le tour est joué.

Pour la tension l'analogie avec la pression est très bien, en effet. L'explication que j'avais donné dans mon premier message n'était pas claire ? Lorsque l'on place une charge électrique dans un champ électrique, elle subit une force. En se déplaçant sous cette force, elle gagne de l'énergie. Et la différence d'énergie, par unité de charge, gagnée entre deux points est exactement la "différence de potentiel" ou "tension électrique".

Attention toutefois, quand on parle de potentiel on parle d'énergie, mesurée alors que la tension est donnée en Volt. Pour retrouver une énergie il faut multiplier la tension par l'unité de charge électrique : 1 Volt * 1 Coulomb = 1 Joule.

[b@z66]

Une tension c'est une différence de potentiel. Bah prends l'altitude. l'altitude c'est un potentiel.

Dans les choses à ne pas dire pour embrouiller quelqu'un, c'est top!

Sinon, pour deyni, il faut d'abord bien faire le lien entre les différentes grandeurs pour expliquer la différence de potentiel. En partant du début(et de l'exemple de la gravité qui est beaucoup plus accessible à un néophyte):

-un objet de masse m créé autour de lui(en chaque point de l'espace) un objet mathématique que l'on appelle un champ de gravité. On peut représenter ce champ(en chaque point de l'espace donc) par un vecteur avec toutes ses caractéristiques(direction, norme, sens).
-Ce champ de gravité permet de déterminer la force que ressentirait un autre objet de masse m' s'il se trouvait à un endroit de l'espace entourant celui de masse m. Ainsi la norme et le sens du champ de gravité peut-être rapproché de l'intensité de cette force.
-Qui dit force, dit mouvement(ou plutôt accélération). Ainsi, si dans un champ(le haut d'une falaise par exemple) tu laisses évoluer librement un objet sous l'effet de la force liée à ce champ(en lâchant un caillou du haut de cette falaise), cet objet va "naturellement" acquérir de l'énergie cinétique(sa vitesse augmente). La différence de potentiel correspond alors "en gros" à la différence d'énergie cinétique de l'objet(le caillou) entre deux positions de l'objet lors de son évolution sous l'effet du champ(chute du caillou). Comme l'énergie se conserve, on peut se poser cette question: d'où provenait l'énergie cinétique de l'objet(caillou) avant qu'il l'acquiert? La réponse est simple dans le cas du caillou: du phénomène physique qui l'a fait grimper initialement au sommet de cette falaise(en s'opposant à la force du champ)! Si, par exemple, tu fournis une quantité d'énergie pour monter ce caillou du bas de la falaise vers son sommet, tu retrouveras cette énergie dans l'énergie cinétique du caillou une fois qu'il touchera au bas de la falaise après l'avoir lâché du haut.
-Enfin, la dénomination de "potentiel" en un endroit dit bien ce qu'elle veut dire puisque cette énergie n'existe que si on place un objet éventuel à l'endroit de l'espace considéré.

[arrial]

Salut,


Le mieux est de traiter un cas simple, où ces trois quantité sont liées :

• un champ n’est qu’une fonction d’espace, i.e. a priori des trois coordonnées x, y et z (éventuellement du temps également). Il peut être scalaire ou vectoriel.

• la tension V(x, y, z) est un champ scalaire qui s’exprime en volts [V].
Le produit d’une charge par une tension étant une énergie, il s’agit donc d’une énergie électrique par unité de charge [1 V = 1 J/C]

• le champ électrique E↑ est un champ vectoriel, qui dérive du précédent, et s'exprime donc en volts par mètre [V/m]
E↑ = - ∇↑ V où ∇↑ est l’opérateur ‘gradient’.
Pour être plus explicite :
Ex = ∂V(x, y, z)/∂x
Ey = ∂V(x, y, z)/∂y
Ez = ∂V(x, y, z)/∂z

• un autre champ vectoriel lié, est la densité de courant, s’exprimant par la loi d’Ohm locale :
j↑ = σ.E↑ où σ est la conductivité électrique du conducteur [R = L/( σ.S)] ; σ = 1/ ρ]
Elle s'exprime en ampères par mètre carré [A/m²] ou en volts par ohm et par mètre carré [V/Ω/m² ou V.Ʊ/m² ou V.S/m²]

• Le flux du champ vectoriel ‘densité de courant’ à travers une section du conducteur, vaut l’intensité du courant dans le conducteur :
I = ∯j↑.ds↑ = σ∯E↑.ds↑ où ∯…ds↑ est intégrale double sur une surface fermée, représente le flux du champ vecteur à travers cette section …
[http://fr.wikipedia.org/wiki/Densit%C3%A9_de_courant ]



[ché pÔ si j’ai été clair … ]




@+

[Deedee81]

[ché pÔ si j’ai été clair … ]

Très

Mais je ne suis pas sur que deyni soit très au fait des notations mathématiques.

En fait, deyni, ce serait pas mal que tu nous dises pourquoi et dans quel contexte tu nous poses des questions.

[arrial]

Chalut breton …


Il me semble fondamentalement que, et sensément et plus rationnellement, que "incompréhensibleS" aiderait sûrement mieux à l'intelligence du problème.


… quand même …


NON ???



@ peluche.

[invitee58fc3c0]

Dans les choses à ne pas dire pour embrouiller quelqu'un, c'est top!

Bah désolé mais pour introduire la tension et donc la différence de potentiel, je ne vois pas ce qu'il y a de plus simple que l'analogie avec l'altitude. Enfin moi c'est comme c'est que je l'ai compris la première fois.

[Deedee81]

Salut,

Bah désolé mais pour introduire la tension et donc la différence de potentiel, je ne vois pas ce qu'il y a de plus simple que l'analogie avec l'altitude. Enfin moi c'est comme c'est que je l'ai compris la première fois.

J'aime assez aussi cette analogie.

Ton texte était peut-être juste un peu court donc imprécis. Par exemple, tu dis "l'attitude est un potentiel", heu, non, c'est le potentiel de gravitation qui varie avec l'altitude. C'est quand même un peu différent (c'est comme si dans le cas d'un champ électrique tu disais : la position est un potentiel". Je crois que deyni a besoin d'explications plus précises. C'est pour ça que j'aimerais bien qu'il précise le contexte de sa question.

[invitee58fc3c0]

Je suis d'accord que le potentiel varie avec l'altitude. Mais pour lui le potentiel il l'a dit lui même c'est une force pour remonter les charges vers le haut. Il confond la force avec le travail d'une force et avec le potentiel. Surtout que ce sont quand même trois choses assez différentes. Donc je pense que c'est un cous complet que vous allez devoir faire et qui reprend toues les notions .

P.S: En electrostatique, un potentiel donné c'est le travail qu'il faut fournir pour amener une charge unité d'un potentiel nul jusqu a ce potentiel donné. Mais bon c'est vrai que cette définition peut prêter à de grosses confusion mais c'est un bn exemple pour introduire l'energie potentielle.

[b@z66]

Bah désolé mais pour introduire la tension et donc la différence de potentiel, je ne vois pas ce qu'il y a de plus simple que l'analogie avec l'altitude. Enfin moi c'est comme c'est que je l'ai compris la première fois.

Effectivement, cette façon d'expliquer est très bien(je l'ai d'ailleurs repris dans mon explication personnelle) mais c'est, comme l'a aussi fait remarquer Deedee, la phrase "l'altitude est un potentiel" qui m'a interloqué et qui peut malheureusement prêter à confusion pour un néophyte.

[GillesH38a]

ben pourtant, à un facteur constant près, l'altitude est bien le potentiel associé au champ gravitationnel si il est supposé constant (ce qui est vrai en première approximation à la surface de la Terre). PLus exactement le potentiel associé au "champ" est

Donc résumons

* un champ, c'est la donnée d'une grandeur en chaque point de l'espace et du temps.

* cette grandeur peut etre un nombre : on a alors un champ scalaire. Exemples simples : la pression atmosphérique en chaque point (elle dépend du lieu bien sur), la température en chaque point .

ou alors un vecteur : on a alors un champ vectoriel. Exemples simples : la vitesse du vent en chaque point (direction et norme), le champ gravitationnel en chaque point ou le champ électrique.


Pour certains champs vectoriels, on peut leur associer un champ scalaire, qu'on appelle leur "potentiel". Visuellement, ça correspond à une grandeur dont le champ vectoriel mesure la variation spatiale. plus le potentiel varie rapidement d'un point à un autre, plus le champ associé est grand (et il pointe dans la direction où ça varie le plus vite dans le sens décroissant). L'analogie la plus simple me semble effectivement sur une surface montagneuse : le "champ vectoriel" serait l'indication en chaque point de la ligne de plus grande pente (la direction dans laquelle roule une bille avec une norme d'autant plus grande que la pente est grande), et le potentiel associé est l'altitude. Plus l'altitude varie rapidement, plus la pente est forte.

entre deux points , on peut leur associer leur "différence de potentiel", ce qui correspond dans l'analogie précédente au "dénivelé" (différence d'altitude). De façon générale, le champ vectoriel est associé à la force, le champ potentiel associé à l'énergie.

le flux est un peu plus compliqué à cerner; dans le cas d'un fluide en mouvement où le champ est associé à la vitesse, alors le "flux" à travers une surface est associée au débit total du fluide à travers cette surface. C'est une sorte de "produit d'un vecteur par une surface" qui correspond à une quantité "traversée". Mais ça n'est pas forcément un vrai déplacement, tout champ vectoriel à un flux, meme si rien ne se déplace.