Electricite - Tension aux bornes d'un voltemetre à vide en AC

[aurelienbis]

Bonjour,
En TP d'électricité j'ai remarqué un phénomène qui me semble illogique :
Le voltmètre est en AC. On branche deux fils aux bornes du voltmètre mais sans rien à l'autre bout, la tension devrait être nulle or il affiche un valeur stable de 0,7V.
Si l'on débranche les deux fils, la tension retombe lentement à 0V.
Si l'on met le voltmètre en DC avec ou sans fils, la tension est de 0V.
Le voltmètre est un Langloi TRG803.

Comment expliquer ceci ? Mon "professeur" me dit que c'est dû à, je cite "à cause des électrons dans l'air et des champs magnétique dans la machine". Comprenez que j'ai du mal à m'expliquer quoi que ce soit avec ceci. Que viennent faire des électrons dans l'air ici ? Comment un champ magnétique peut-il se créer si il n'y a aucun courant ?

Autre chose ce même professeur ( qui au passage est un stagiaire doctorant dont l'électricité est loin d'être la spécialité, ce qui m’emmène à remettre ses explications en cause ) me dit que lorsque l'on connecte deux fils de cuivre il ne faut pas les toucher avec les doigts car on perdrait de la tension au voltmètre dans le cas d'une mesure. Mon corps, bien qu'il puisse être considéré comme une masse, oppose une résistance considérable et donc empêche l'établissement du courant avec du 5V. Il n'est pas non plus générateur de tension, alors je ne vois pas comment le fait de toucher les fils de cuivre avec les doigts quand je les relie peut modifier la tension mesurée.

J'attends avec impatience une réponse précise,
cordialement
Aurélien
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[invitee0b658bd]

Bonjour,
ton prof a raison, ton voltemetre avec les fils (si c'est un voltemetre de bonne qualité) fait "poste de radio" et tu mesures en effet quelque chose qui est du aux champs magnetiques et aux champs electriques
(il faudrait en savoir plus sur ce qu'il y a autour au cours de la manip)
un champ magnetique variable (transfo, moteur etc...) induit un champ electrique variable lui aussi
toujours si c'est un voltemetre de bonne qualité, son impedance d'entrée est trés superieure à l'impedance du corps humain, toucher les fils fausse donc la mesure
fred

[invitee0b658bd]

ps :

Autre chose ce même professeur ( qui au passage est un stagiaire doctorant dont l'électricité est loin d'être la spécialité, ce qui m’emmène à remettre ses explications en cause )

un tout petit peu de modestie peut faire du bien de temps en temps
fred

[aurelienbis]

ps :

un tout petit peu de modestie peut faire du bien de temps en temps
fred

Ce n'est pas une question de modestie. Il n'est pas professeur titulaire et de toute évidence n'est pas fait pour enseigner, car il ne sait pas communiquer et ses explications sont trop vagues pour être interprétées correctement, il semble de plus totalement perdu lorsqu'on lui pose une question. Mais la question principale ne porte pas sur mon professeur ni sur ma modestie.

Merci pour l'explication mais pour cet effet antenne que jouent les fils, est-il possible qu'il s'agisse d'un champ magnétique créé par le voltmètre lui-même ou bien il s'agit un champ magnétique extérieur ?

Avec les doigts je ne vois toujours pas, peut-être que je n'ai pas été très compréhensible alors je vais faire un schéma.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Ce ne sont pas des électrons dans l'air ni des champs magnétiques.
C'est du "couplage capacitif".
Faites la manip suivante. Trouvez une prise électrique, assurez-vous que le voltmètre est bien sur la bonne gamme et cherchez la phase (si vous gardez dans votre main l'autre pointe de touche, vous lirez une tension pas loin de 240 V AC). Maintenant laissez la touche sur la phase et lâchez l'autre. Puis regardez comment varie la lecture quand vous approchez ou éloignez la main du cordon de l'autre touche (qui est en l'air).

Ce qui arrive est que votre corps a une capacité électrique par rapport à la terre de quelques 100 pF. Quand vous approchez votre main du cordon, vous avez aussi une capacité de quelques pF par rapport au câble.
Donc, le circuit est: Source de 240 VAC, voltmètre de résistance probable de 11 MOhms et une capacité de quelques pF vers la terre.
Vous avez un diviseur de tension R - C qui doit vous donner quelque chose de l'ordre de 1 V aux bornes du voltmètre. Ça dépend de la distance entre votre main et le câble.

Quand les câbles trainent par terre, ils ont des capacités parasites de quelques pF par rapport aux autres câbles qui sont à 230 V ou à la masse. Suivant la disposition des câbles vous avez encore un diviseur de tension 230 V - C - R - C, qui vous donne des choses quelconques sur le voltmètre (le R).
Au revoir.

[aurelienbis]

Voilà pour le "doigt". En considérant le voltmètre comme parfait ayant une impédance d'entrée infinie, un générateur de 5V, une résistance de l'ordre de 1kOhm, l'impédance du corps n'est elle pas si grande qu'elle s'oppose simplement à l'établissement d'un quelconque courant ? Dans ce cas comment pourrait-il y avoir une perte de tension ? D'ailleurs je ne sais pas de combien est l'impédance d'un corps humain, avez vous un chiffre sous la main ?

[aurelienbis]

Merci pour cette réponse LPFR mais je ne la comprends pas :
Dans mon cas les deux câbles ne sont reliés à rien et ne touchent rien, même lorsque je m'éloigne la tension affichée ne varie pas.
Je dois avouer qu'après plusieurs relecture votre explication est encore floue pour moi et un schéma m'aiderait.

[aurelienbis]

De plus Verdifire a dit :
"tu mesures en effet quelque chose qui est du aux champs magnetiques"
et vous :
"Ce ne sont pas des électrons dans l'air ni des champs magnétiques."

Avouez que j'ai de quoi y perdre mon latin.

[doul11]

Bonsoir,

C'est simplement le 240v 50Hz qui ce promène un peut partout, pour s'en convaincre il suffit de faire l’expérience avec un oscilloscope.

[aurelienbis]

Il s'agirait donc bien d'un champ magnétique de source extérieure ?

[doul11]

Oui, le 240v ce promène dans les fils des murs, dans les appareils électriques, tout ça rayonne et tu peut donc capter ce rayonnement.

[LPFR]

Re.
Le champ magnétique ne peut pas induire des courants dans un circuit ouvert.
Par contre, comme le dit Doul11, "le 230 est partout".

Dans mon cas les deux câbles ne sont reliés à rien et ne touchent rien, même lorsque je m'éloigne la tension affichée ne varie pas.
Je dois avouer qu'après plusieurs relecture votre explication est encore floue pour moi et un schéma m'aiderait.

C'est pour cela que c'est du couplage capacitif.
Calculez quelle est l'impédance d'une capacité de 1 pF à 50 Hz et le courant qui y circule sous une tension de 230 V. Calculez quelle tension est crée par ce courant à travers une résistance de 11 MΩ.
A+

[LPFR]

Oui, le 240v ce promène dans les fils des murs, dans les appareils électriques, tout ça rayonne et tu peut donc capter ce rayonnement.

Re.
Je n'appellerais pas ça du "rayonnement" que je réserve aux ondes EM.
C'est du champ électrostatique, même s'il n'est pas tout à fait statique. Appelons-le champ coulombien, si "électrostatique" vous déplait.
Cordialement,

[doul11]

Re.
Je n'appellerais pas ça du "rayonnement" que je réserve aux ondes EM.
C'est du champ électrostatique, même s'il n'est pas tout à fait statique. Appelons-le champ coulombien, si "électrostatique" vous déplait.
Cordialement,

Je ne savais pas comment qualifier le phénomène; ok pour électrostatique. On peut dire électrostatique car le champ varie "lentement".

[aurelienbis]

"Calculez quelle est l'impédance d'une capacité de 1 pF à 50 Hz"

Z = 1 / (C*314) = 1 / ( 1*10^-12*314) = 3,2 *10^9 Ohms. (d'ailleurs j'ai trouvé cette formule sur internet sans la comprendre)

"le courant qui y circule sous une tension de 230 V"

I = U/Z = 230 / 3,2 *10^9 = 7,2*10^-8 A.

"Calculez quelle tension est crée par ce courant à travers une résistance de 11 MΩ."

U =Z*I =7,2 * 10^-8 * 11 * 10^6 = 0,8V.

Le résultat correspond à la mesure, mais je vais quand même faire un schéma afin d'être sûr de tout comprendre. Merci en tout cas.

Auriez vous une réponse pour le coup du "doigt" aussi ?

[aurelienbis]

Edit : Pourquoi la tension est de 230V ? Est-ce celle créée par le champ magnétique ? Ne devait elle pas diminuer en fonction de la distance source du champ / câbles du voltmètre ?
Merci

[LPFR]

...
Auriez vous une réponse pour le coup du "doigt" aussi ?

Bonjour.
La résistance entre les deux mains d'une personne dépend de la personne et de l'état d'humidité de sa peau.
Mais elle est, en général, de quelques dizaines de kΩ. Donc, beaucoup moins que la résistance d'un voltmètre électronique.
Si la source du post #6 a une résistance interne beaucoup plus faible que quelques dizaines de kΩ, on peut mettre les doigts et ça ne changera pas la mesure. On peut se prendre une châtaigne su vous le faites avec le 230 V.

Si la source a une résistance interne plus grande que quelques dizaines de kΩ, le corps se comportera comme un "court-circuit" et mettra la source "à genoux".

La morale de tout ça est qu'il faut comprendre ce que l'on fait et ne pas accepter comme des Vérités Révélées des phrases qui ne sont valables que dans certaines situations.
Au revoir.

[calculair]

bonjour,

Poses toi la question suivante :

Quelle est la tension aux bornes d'un court circuit ( en limitant la suface de la boucle pour limiter toute induction )


Par ailleurs un fil isolé dans l'air ( on suppose l'impedance d'entrée du voltmetre tres grande ) , il va capter toute sorte de cjose

1) si l'air est ionisé, il prendra une charge, d'ou detection d'une tension

2) Il existe un gradient de tension atmospherique, qui depend fortement des conditions orageuses et qui peut atteindre et peut être depasser les 100V/m.

3) Et je crois que c'est le phenomène essentiel a l'interieur des batiments, c'est le couplage avec le secteur 50Hz environnant. La salle du labo contient sans doute plus d'une centaine de mètres de fil parcourrues par du 50 hz .

4) Je ne sais repondre s'il s'agit de couplage capacitif ou magnetique, ou electrique, ou sans doute un melange de plusieurs phenomènes


Comme le disait doul11, si tu disposes d'un occilloscope, tu verras sur l'ecran, une espece de sinusoide 50hz deformée qui montre que le fil n'est pas insensible à l'environnement, et tu as une visualisation de la forme du courant capté.

5) Enfin pour faire une mesure serieuse, il faut que les conditions de mesures soient parfaitement definies. Mais tu as raison de poser la question et d'essayer de comprendre ce que tu mesures lorsque les fils de ton voltmetre ne sont branches à nulle part.
Quelle tension recupée ?
Quelle courant induit ?
quel risque d'erreur quand tu mesures une "vrai tension" avec des fils longs? a partir de quelle tension faut il prendre des precautions de mesures et pour quelle precision ???

[doul11]

Bonsoir,

Je demande si c'est possible de rentrer dans les détails de la physique du phénomène : j'ai l'impression que tout ce que l'on considère comme négligeable habituellement devient important : résistance des fils, capacité et inductances parasites, il faudrait pouvoir mesurer avec suffisamment de précision des paramètres extrêmes (très grand ou très petit) et appliquer les lois de l’électromagnétisme. Possible ou pas ?

[PA5CAL]

Je demande si c'est possible de rentrer dans les détails de la physique du phénomène : j'ai l'impression que tout ce que l'on considère comme négligeable habituellement devient important

Je ne sais pas ce que tu entends par "habituellement", parce que les phénomènes ne sont habituellement pas négligés lorsqu'il s'agit de récepteurs radio ou de capteurs capacitifs, ni lorsqu'on fait des mesures en électronique. Il ne s'agit pas de paramètres extrèmes, mais au contraire parfaitement à notre portée et dont on tire même couramment partie dans la vie de tout les jours.

On peut assez facilement modéliser l'antenne ou l'armature de condensateur que constituent les câbles branchés sur le voltmètre. N'importe quel cours d'électronique expose les principes à appliquer. Mais cela n'a d'intérêt que si l'on peut par ailleurs évaluer ou mesurer les grandeurs électromagnétiques et électriques en présence (selon le phénomène prépondérant, qui reste encore à déterminer dans notre cas) pour pouvoir en tirer un résultat.

(NB: au fait, on néglige la résistance des fils)

[aurelienbis]

Donc si je vais au bout de l'idée :

Ne pourrait-on pas récupérer cette "énergie magnétique" -excusez-moi si ce n'est pas le bon terme- sous forme de courant induit afin d'alimenter, disons de petites diodes, à l'aide de bobines ?
Est-ce que ceci changerait la facture d'électricité ou la consommation électrique serait exactement la même ?

[calculair]

bonjour,


Toute energie est dans le principe recuperable...et cela se fait, mais en general les energie qui se balladent comme cela sont tres faibles....

Ton recepteur radio, capte les ondes presentes autour de lui et apres fiftrage restitue l'emission captée

Les audiophiles lorsqu'il laissent des connections mal blindées sont genées par des ronflements non souhaités comme tes tenssions induites sur le voltmetres.

[f6bes]

Donc si je vais au bout de l'idée :

Ne pourrait-on pas récupérer cette "énergie magnétique" -excusez-moi si ce n'est pas le bon terme- sous forme de courant induit afin d'alimenter, disons de petites diodes, à l'aide de bobines ?
Est-ce que ceci changerait la facture d'électricité ou la consommation électrique serait exactement la même ?

Bj rà toi,
On peut faire NETTEMENT mieux...allumer des néons !!

http://www.google.com/url?sa=t&rct=j...3tT13g&cad=rja
Mais bon espérer gagner sur la facture électrique...ça dépends de ce que tu comptes....gagné.....0.000009 euro.= possible !!
Tout est dans la "" grandeur de pincée" que tu affectes au mot........possible !
A+

[LPFR]

Bonjour.

Bonsoir,
Je demande si c'est possible de rentrer dans les détails de la physique du phénomène : j'ai l'impression que tout ce que l'on considère comme négligeable habituellement devient important : résistance des fils, capacité et inductances parasites, il faudrait pouvoir mesurer avec suffisamment de précision des paramètres extrêmes (très grand ou très petit) et appliquer les lois de l’électromagnétisme. Possible ou pas ?

Si ça présentait un intérêt quelconque, oui. Cela serait faisable avec beaucoup de travail. Car il s'agirait de calculer le champ électrique ou le potentiel (par rapport à la terre) induit par le tas de câbles dans la salle et dans les murs. Et qui dépend da la façon dont les câbles passent dans les conduits (si vous "voyez" plus ou moins la phase ou le neutre).
En général, ces champs ne présentent aucun intérêt et dans le cas où ils sont une nuisance, il est plus simple d'utiliser une cage de Faraday

Donc si je vais au bout de l'idée :

Ne pourrait-on pas récupérer cette "énergie magnétique" -excusez-moi si ce n'est pas le bon terme- sous forme de courant induit afin d'alimenter, disons de petites diodes, à l'aide de bobines ?
Est-ce que ceci changerait la facture d'électricité ou la consommation électrique serait exactement la même ?

On dirait que vous faites partie de la génération qui a subit un lavage de cerveau pour récupérer des l'énergie sur des conneries comme les portes tournantes, le pas des passants ou les battements des ailes des insectes.

Dans ce cas particulier, il n'y a pas du tout de l'énergie à récupérer. Le champ électrique (et pas du tout magnétique) crée par les câbles, consomme de "l'énergie réactive" (de la non-énergie) car c'est comme un condensateur branché entre la phase et la terre.
Si vous rajoutez une charge résistive en série avec ce condensateur, vous consommerez de l'énergie (ridi-ridi-ridicule), mais ce sera l'EDF qui la fournira. Et elle consommera plus de barres d'uranium. Bien sûr, la quantité est tellement idiote qu'elle ne se verra pas dans votre compteur électrique. Pas plus que si vous branchez une résistance équivalente sur une prise.

Pas de bobines: ce n'est pas un champ magnétique. Ni de l'énergie magnétique.
Au revoir.

[aurelienbis]

On dirait que vous faites partie de la génération qui a subit un lavage de cerveau pour récupérer des l'énergie sur des conneries comme les portes tournantes, le pas des passants ou les battements des ailes des insectes.

Absolument pas, mais je vais au bout d'un raisonnement qui me paraît scientifique et auquel vous venez de me répondre.
D'ailleurs je sais bien qu'entre l'extraction ou le recyclage, la production ou la transformation, l'assemblage, le transport, l’emballage et je dois en oublier, il est clair que cet acte n'est pas viable.

Vous me dites qu'il ne s'agit pas d'un champ magnétique ce qui m’amène à penser que je n'ai pas compris.
Je pensais que le champ magnétique du secteur créait une tension aux bornes des fils, chaque fil ayant un potentiel différent en fonction de la distance avec la source du champ ce qui expliquait cette tension.
En fait les deux fils sont une "branche" du condensateur, ceux du secteur une autre ?

[LPFR]

Absolument pas, mais je vais au bout d'un raisonnement qui me paraît scientifique et auquel vous venez de me répondre.
D'ailleurs je sais bien qu'entre l'extraction ou le recyclage, la production ou la transformation, l'assemblage, le transport, l’emballage et je dois en oublier, il est clair que cet acte n'est pas viable.

Vous me dites qu'il ne s'agit pas d'un champ magnétique ce qui m’amène à penser que je n'ai pas compris.
Je pensais que le champ magnétique du secteur créait une tension aux bornes des fils, chaque fil ayant un potentiel différent en fonction de la distance avec la source du champ ce qui expliquait cette tension.
En fait les deux fils sont une "branche" du condensateur, ceux du secteur une autre ?

Bonjour.
Pour créer du champ magnétique il faut que du courant circule dans les fils. Le secteur ne crée pas du champ magnétique si on ne consomme pas. Alors que les câbles créent du champ électrique toujours.
Pour la manip du voltmètre avec les fils "en l'air", on n'a pas besoin de champ magnétique, qui de toute façon n'induirait rien sur un circuit ouvert.
Le champ électrique alternatif crée par les fils assure le passage du courant dans le voltmètre par couplage capacitif.
Au revoir.

[PA5CAL]

En fait les deux fils sont une "branche" du condensateur, ceux du secteur une autre ?

Dans la seule hypothèse du couplage capacitif (l'autre étant l'antenne radio), chaque fil constitue tout à la fois l'armature d'un condensateur avec le secteur, avec la terre, et avec l'autre fil. On a donc affaire à plusieurs condensateurs.

Le secteur induit une tension alternative sur chaque fil, et c'est parce que la tension est plus élevée sur un fil que sur l'autre (par exemple parce que Csa/Cat > Csb/Cbt) que le voltmètre peut enregistrer une valeur non nulle.

[aurelienbis]

Bonjour.
Pour créer du champ magnétique il faut que du courant circule dans les fils.

Exact, je ne sais pas comment je suis passé à coté d'une telle évidence.
La notion de champ électrique n'est pas encore très claire mais je vais l'étudier.
Merci

[aurelienbis]

Dans la seule hypothèse du couplage capacitif (l'autre étant l'antenne radio), chaque fil constitue tout à la fois l'armature d'un condensateur avec le secteur, avec la terre, et avec l'autre fil. On a donc affaire à plusieurs condensateurs.

Le secteur induit une tension alternative sur chaque fil, et c'est parce que la tension est plus élevée sur un fil que sur l'autre (par exemple parce que Csa/Cat > Csb/Cbt) que le voltmètre peut enregistrer une valeur non nulle.

Pièce jointe 164912

Merci pour cette clarification dont j'avais bien besoin.