interprétation électricité

[invite14a999fc]

Bonjour à tous,

J'aimerais avoir une info sur la réelle interprétation physique de l'électricité dans un fil électrique conducteur. Exactement, est ce un mouvement des électrons un peu chaotique ou un déplacement continu de plusieurs électrons d'une borne à l'autre (si c'est la cas il va finir par y avoir un appauvrissement à une borne et un enrichissement à l'autre donc quand on coupe le courant que ce passe t il ?). Si je me rappelle la structure physique d'un métal ce sont des cations empilés avec un nuage électrique commun à toute la masse où les électrons sont partagés (est ce bien exacte ou depuis mes études y a t il eu une avancée dans la précision de cette description)
Ce que je me pose comme question aussi, dans un cable le courant ce traduit par un mouvement d'électron sur toute la distance ou juste de proche en proche ce qui fait que par exemple à la sortie (la prise) le courant se traduit par le mouvement des électrons que "s'agitent" juste au voisinage de la fin du cable ??
Aussi même réflexion dans un isolant (ex plastique) une fois que l'on passe la barrière de la résistivité. Dans ce cas, déplace t on des électrons. Quand est il des lacunes que l'on crée ?

Merci pour vos infos ou ref les plus simples et détaillées possibles

Bien cordialement

Fabrice Farina
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[Deedee81]

Salut,

J'aimerais avoir une info sur la réelle interprétation physique de l'électricité dans un fil électrique conducteur. Exactement, est ce un mouvement des électrons un peu chaotique ou un déplacement continu de plusieurs électrons d'une borne à l'autre (si c'est la cas il va finir par y avoir un appauvrissement à une borne et un enrichissement à l'autre donc quand on coupe le courant que ce passe t il ?).

C'est un mouvement d'ensemble des électrons de conduction. Plus ou moins régulier (il y a des déviations dû aux impuretés, imperfections,.... en particulier provoqué par l'gitation thermique).

Il n'y a pas accumulation ou déficit aux bornes car c'est compensé par les électrons fournis et captés par le générateur (pile, etc...).

Si je me rappelle la structure physique d'un métal ce sont des cations empilés avec un nuage électrique commun à toute la masse où les électrons sont partagés (est ce bien exacte ou depuis mes études y a t il eu une avancée dans la précision de cette description)

Je ne sais pas de quand date tes études, mais même les modèles "anciens" sont plus précis que ça. Les niveaux d'énergie dans un cristal (métallique ou autre) prennent une structure relativement complexe en bandes (pour ce qui est des niveaux d'énergie) et avec une structure spatiale plus ou moins complexe dans l'espace, selon les cations, les mailles cristallines, les défauts et autres structures (par exemple si c'est polycristallin).

http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_bandes

On calcule ou on mesure en particulier les surfaces de Fermi
http://fr.wikipedia.org/wiki/Surface_de_Fermi
dont voici un exemple pour le cuivre :
http://iramis.cea.fr/spcsi/cbarretea...mi_surface.jpg
avec une structure globale :
http://michel.hubin.pagesperso-orang...che/fermi1.jpg

Ce que je me pose comme question aussi, dans un cable le courant ce traduit par un mouvement d'électron sur toute la distance ou juste de proche en proche ce qui fait que par exemple à la sortie (la prise) le courant se traduit par le mouvement des électrons que "s'agitent" juste au voisinage de la fin du cable ??

C'est de proche en proche, limité par la vitesse de la lumière (mais on est toujours nettement plus bas) :
vitesse électron < vitesse courant < c

Quand on injecte un courant dans une ligne, sa sortie à l'autre bout n'est pas immédiate. Phénomène important en théorie des lignes où l'on peut traiter de lignes de très grandes longueurs (ou plus faibles mais avec des fréquences élevées de commutation).

Aussi même réflexion dans un isolant (ex plastique) une fois que l'on passe la barrière de la résistivité. Dans ce cas, déplace t on des électrons. Quand est il des lacunes que l'on crée ?

Les lacunes se déplacent dans l'autre sens.

C'est vrai aussi dans les semi-conducteurs
http://fr.wikipedia.org/wiki/Semi-conducteur

Bref, c'est un domaine relativement vaste à cheval entre physique des matériaux, physique statistique et mécanique quantique.

[invite64686f3d]

Bonjour,

Permets-moi Deedee de te reprendre sur deux petites choses :

C'est un mouvement d'ensemble des électrons de conduction. Plus ou moins régulier (il y a des déviations dû aux impuretés, imperfections,.... en particulier provoqué par l'agitation thermique).

Je ne dis pas que tu as tort mais je dirais plutôt que ce sont ces chocs des électrons sur les impuretés du matériau qui sont responsables d'un dégagement de chaleur (effet Joule).

C'est de proche en proche, limité par la vitesse de la lumière (mais on est toujours nettement plus bas) :

Je trouve que la formulation "de proche en proche" est ambigüe. Pour moi, elle voudrait dire qu'un électron en mouvement frapperait un électron immobile voisin qui a son tour frapperait le suivant, etc...
Ce n'est pas le cas. Lorsqu'on ferme un circuit électrique sous tension, le champ électrique se met à se propager dans le matériau conducteur, à la vitesse de la lumière dans ce matériau. Les électrons soumis à ce champ se mettent alors à se déplacer. C'est ce qui explique qu'on puisse allumer une ampoule à l'aide d'un interrupteur quasi-instantanément alors que microscopiquement, les électrons se déplacent à des vitesses inférieures au millimètre par seconde dans le fil conducteur.

[f6bes]

Bjr à tous,
Il serait bon de rappeler que la VITESSE de DEPLACEMENT des éléctrons dans un conducteur , n'est guére plus égale qu'à celle...d'un...escargot.

De plus si on considére un courant ALTERNATIF , les électrons fonct carrément du "sur place".
Voir "vitesse de dépalcement des électrons dans un conducteur" ..Google
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite14a999fc]

Merci pour vos infos mais je ne vous cache pas que je suis toujours dans l'incompréhension générale du phénomène. Les électrons se déplacent très lentement dans un conducteur (mm/s) ??? Comment est ce possible ?. leurs vitesse de rotation intrinsèque autours des cations métalliques sans mise sous tension est quand même très rapide non ? Le simple fait d'imposer une tension les ralentiraient ???? Pour tenter d'être précis, je ne comprends pas bien la différence de l'état de mouvement des électrons dans un conducteur au repos (quand on applique pas de tension) et lorsque un courant passe dans ce conducteur. Il y a t il un mouvement de translation additionel ou la trajectoire et la vitesse des électrons changent complétement sous tension sans pour autant qu'un flux globale cirule ?
Merci d'avance

[f6bes]

Bjr à toi,
Une façon "imagée" pour le"dépalcement" des éléctrons et la vitesse de propagation (2 choses différentes)
http://upload.wikimedia.org/wikipedi...ation_book.gif
Les boules représentent les éléctrons, le "signal" lui est transmis sans commune mesure avec "l'agitation" des électrons (boules).
( Ce n'est qu'une façon "imagée" de représenter le phénoméne)

A+

[invite6dffde4c]

Merci pour vos infos mais je ne vous cache pas que je suis toujours dans l'incompréhension générale du phénomène. Les électrons se déplacent très lentement dans un conducteur (mm/s) ??? Comment est ce possible ?. leurs vitesse de rotation intrinsèque autours des cations métalliques sans mise sous tension est quand même très rapide non ? Le simple fait d'imposer une tension les ralentiraient ???? Pour tenter d'être précis, je ne comprends pas bien la différence de l'état de mouvement des électrons dans un conducteur au repos (quand on applique pas de tension) et lorsque un courant passe dans ce conducteur. Il y a t il un mouvement de translation additionel ou la trajectoire et la vitesse des électrons changent complétement sous tension sans pour autant qu'un flux globale cirule ?
Merci d'avance

Bonjour.
Pour commencer: les électrons d'un atome ne tournent pas autour du noyau.
Ceci etait dit dans le modèle atomique de Bohr que les physiciens ont abandonné depuis 1924 et qui n'est conservé vivant que dans l'enseignement secondaire.

Seuls les électrons "libres" sont concernés par la conduction. Les autres restent liées à leur noyau (sans tourner autour). Ces électrons libres se déplacent dans des directions au hasard à des vitesses de quelques km/s à la température ambiante. Ils changent de direction à chaque collision avec un atome fixe et en moyenne, l'agitation thermique s'équilibre entre atomes su réseau cristallin et électrons.

Si vous appliquez un champ électrique le long du métal, les électrons seront accélérés (pendant le temps très court) entre deux chocs. Leur vitesse moyenne (de l'ensemble) deviendra non nulle, et l'excès de vitesse et d'énergie cinétique sera partagé avec les atomes du réseau ce qui fera chauffer le réseau (effet Joule) et le gaz électronique.

Donc, pour des courants habituels, la vitesse de chaque électron qui passe son temps à se cogner contre les atomes est de l'ordre du km/s. Mais la vitesse moyenne de l'ensemble est nulle. Un champ électrique ajoute une vitesse moyenne à l'ensemble de l'ordre de 10 µm/s.
Au revoir.

[Deedee81]

Salut,

Permets-moi Deedee de te reprendre sur deux petites choses :

Pas de mal car :

Je ne dis pas que tu as tort mais je dirais plutôt que ce sont ces chocs des électrons sur les impuretés du matériau qui sont responsables d'un dégagement de chaleur (effet Joule).

Là tu ne me reprends pas, les deux sont corrects (attention, les impuretés ne sont pas seule responsable, un monocristal absolument pur n'est pas supraconducteur !!!). Merci du complément sur l'effet Joule

Je trouve que la formulation "de proche en proche" est ambigüe.
[...]

Ah que oui, je ne m'étais pas rendu compte de l'ambiguité

Merci d'avoir éclaricit ce point.