Qu'est-ce qu'une résistance éléctrique

[jeuxjeux]

Bonjour à tous,

Je me pose cette question depuis un certain temps :qu'est-ce qu'une résistance électrique. Non pas ses propriétés mais son comportement.
Pour bien comprendre ma question, voici le contexte dans laquelle je me la pose :

soit une ligne de transmission


soit une tension en échelon Vs, remise à zéro après un certain temps. Cette tension se transmet jusque la résistance au bout de la ligne, et selon la résistance, il y aura ou non une réflexion.

Si la résistance est nulle (court-circuit), on peut deviner que le courant va simplement continuer, et donc, on va se retrouver avec la tension opposée sur les deux fils après le temps de propagation nécessaire. (on considère qu'il n'y a pas de pertes). A l'inverse, si il y a une résistance infinie, l'onde de courant ne peut plus avancer, et on se retrouve avec une tension réfléchie (même phénomène que celui observer avec une corde attaché à un point et si on donne une impulsion à la corde). Cependant, si la résistance est "adaptée", on se retrouve sans aucune réflexion, alors où est passé "l'énergie" (émise dans le champ?) et que se passe-t-il de manière interne dans la résistance, qu'est-ce qui fait qu'une résistance agit comme elle le fait?

Merci d'avance pour vos réponses,
jeuxjeux
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[narakphysics]

Bonjour

lorsque la ligne est fermée sur une charge adaptée , le courant et la tension sont en phase par conséquent la puissance transmise à la charge est exactement celle délivré par le générateur, c-à-d on a pas gaspillé l'énergie par contre on a transféré le maximum d’énergie. et cette puissance sera absorbé par la charge.
En revanche, si par exemple nous coupons une ligne (ligne ouverte), à l'extrémité l'impédance est infini , le courant est nul, donc aucune énergie ne peut y être absorbé (utilisée): en effet, l énergie s’achemine vers cette extrémité , mais puisque elle ne sera pas utilisée , elle n'a rien d'autre à faire que de rembourser le chemin
lors du trajet de retour , elle va rencontrer l'énergie qui continue à se diriger vers le coté ouvert de la ligne , la superposition de ces deux ondes (aller et retour) donne une onde stationnaire dont aucune énergie sera transmise
A+

[narakphysics]

Re.
Désolé une erreur de frappe ( je l'ai corrigé à l'aide du correcteur de l'orthographe mais j'ai pas fait attention ce qu il m'a donnée comme suggestion) :
elle n'a rien d'autre à faire que de rebrousser le chemin
au lieu

Bonjour
elle n'a rien d'autre à faire que de rembourser le chemin
A+

[jeuxjeux]

Bonjour,

Merci pour cette réponse, cependant, je pensais plus au transitoire et dans ces cas là, je ne sais pas si on peut encore parler de "en phase". Si c'est le cas, je veux bien une explication un peu plus approfondie. En effet, ici, je considère un courant qui transporte la tension, et cela est le cas quel que soit la charge mise et je ne vois pas où pourrait intervenir un déphasage.

Donc ça, c'est le côté énergie. Si ce n'est pas adapté, une onde stationnaire apparaît, et donc l'énergie y est accumulée. Si par contre c'est adapté, l'énergie est entièrement utilisée, mais physiquement, que se passe-t-il à l'intérieur de la résistance? C'est ce qui m'intéresse vraiment, et c'est pour cela que j'ai choisi ce nom à cette discussion.

Qu'est-ce qui fait que l'énergie est absorbée ou non par la résistance selon la valeur de la résistance?

Merci d'avance,
A +

[A voir en vidéo sur Futura]

[narakphysics]

Re.
Si la ligne est adaptée et si la charge est résistive alors toute l'énergie est dissipée en chaleur(les chocs et les interactions des porteurs de charge entre eux):

A+

[Nicophil]

que se passe-t-il à l'intérieur de la résistance?
Qu'est-ce qui fait que l'énergie est absorbée ou non par la résistance selon la valeur de la résistance?

Bonsoir,
Dans un résisteur, les électrons accélérés par la f.é.m. sont freinés, dans une certaine mesure qui est ce qu'on appelle la résistance de ce résisteur: résistance à la force électro-motrice qui "pousse" les électrons.

[LPFR]

Bonjour.
Je reviens sur l'établissement du courant dans le montage du premier post.
Au départ, la source et la résistance "voient" une ligne dont l'impédance est l'impédance caractéristique Zo de celle ci. Donc l'impulsion qui commence à se propager aune amplitude Vs(Zo/(Zo + Rs).
Quand cette impulsion arrive à l'extrémité elle se réfléchira suivant la valeur de RL
- Si RL = Zo, il n'y aura pas de réflexion et la tension à la sortie restera Vs(Zo/(Zo + Rs).
- Si RL > Zo il y aura une réflexion en phase (de la même polarité) qui partira en sens inverse. La tension à la sortie sera la somme de la tension incidente plus la tension réfléchie.
- Si RL < Zo il y aura une réflexion en opposition de phase (polarité inverse) qui partira en sens inverse. La tension à la sortie sera la somme de la tension incidente plus la tension réfléchie.

Dans les deux derniers cas, l'impulsion qui part vers l'entrée se retrouvera dans la même situation: suivant la valeur de Rs, elle se réfléchira partiellement ou non.

Donc, en résumé: si l'extrémité est adapté l'impulsion arrive, rien n'est réfléchi et on est dans l'état final.
Si la ligne n'est pas adaptée, une impulsion part en arrière et se réfléchit (ou non) sur le générateur.
Si le générateur n'est pas adapté, alors il se produit une série d'aller-retour d'impulsions de plus en plus faibles et le système tend vers son état final (dans un temps fini).

Évidement, sans pertes et avec une résistance de terminaison nulle ou infinie de chaque côté, les réflexions dureront un temps infini.
Au revoir.

[jeuxjeux]

Merci à tous, c'est déjà plus clair, ce que j'en ressort pour l'instant c'est qu'une résistance est quelque chose qui de par sa nature, entraîne des collisions, et celles-ci entraînent un ralentissement des électrons. Si donc la résistance est adaptée. Il y a donc une diminution du courant. Si la charge est adaptée, cela veut dire que le courant (tension? mais les deux se propagent de pair) traverse la résistance et devient nul à son extrémité (est-ce une bonne manière de voir les choses?).

Cependant, cette vision me pose un problème, prenons une résistance d'un certain matériau, d'une certaine longueur. Elle aura une certaine valeur de résistance. Supposons qu'elle soit adaptée à la tension qui lui est appliquée. Toute l'énergie a donc été dissipée. Maintenant, allongeons cette résistance. Sa résistance sera donc plus élevée, mais le courant, pour passer, devra d'abord faire le même chemin physique. Le courant devient nul. Donc il y a un problème, car d'abord toute la puissance est dissipée, puis, puisque la résistance est trop élevée, il y a un retour. Cela semble assez impossible.

Personnellement, ma vision des choses est plutôt que une résistance adaptée "laisse passer la moitié" et fait "rebondir l'autre moitié".
Ainsi, par superposition entre les ondes qui viennent de chaque côté de la résistance, on se retrouve avec une superposition nulle. Et cela est en accord avec les cas limites de résistance infinie ou nulle qui laisse respectivement tout rebondir ou tout passer. Est-ce possible?

Physiquement, est-ce un ralentissement auquel on a à faire? Si c'est le cas, comment expliqué l'expérience de la pensée que j'ai proposée?
Merci d'avance pour vos réponses!

[LPFR]

Re.
Désolé. Mais c'est du n'importe quoi.
Je pense que votre compréhension de la loi d'ohm n'est pas suffisante pour vous lancer dans les lignes de transmission.
Je vous conseille d'apprendre à marcher avant d'essayer de courir.
Quand vous saurez marcher (= aurez compris ce qu'est une résistance) vous pourrez vous intéresser aux lignes de transmission.
Vous pouvez commencer par ce chapitre:
http://forums.futura-sciences.com/at...n-ondes3-a.pdf
A+

[jeuxjeux]

Re,

C'est bien le problème et le titre de mon post : qu'est-ce qu'une résistance. La ligne de transmission c'est juste le contexte dans lequel je me suis posé la question, j'ai un cours sur les lignes de transmissions et je trouvais intéressant de d'abord comprendre ce qui se passe dans une résistance. Au niveau des équations, il suffit de connaître la loi d'ohm pour savoir tout faire, c'est sur. Je trouvais intéressant de prendre les lignes de transmissions car il faut prendre en compte le côté temporel, alors que si l'on prend seulement un circuit R, on va me répondre V=RI et c'est tout.

Sinon, merci pour le lien, mais je suis toujours dans l'attente de réponses sur la résistance.
A+

[obi76]

Bonjour,

déjà il serait sans doute bon que vous sachiez que le courant se conserve dans une résistance...

[jeuxjeux]

Bonjour,

C'est bien ce qui me pose problème dans l'interprétation du ralentissement, car selon moi, s'il y a ralentissement, il n'y a pas conservation du courant. Or c'est l'interprétation que l'on m'a proposée. Courant : I = dQ/dt (avec peut-être des constantes, ça ce n'est qu'une définition).

A+

[obi76]

Re,

pourquoi voudriez-vous qu'il y ait ralentissement ? L'énergie potentielle que les électrons possèdent dépendent du champ électrique dans lequel ils sont, ce n'est pas une énergie cinétique.

[jeuxjeux]

Re,

Réponse de Nicophil : "Dans un résisteur, les électrons accélérés par la f.é.m. sont freinés, dans une certaine mesure qui est ce qu'on appelle la résistance de ce résisteur: résistance à la force électro-motrice qui "pousse" les électrons."

Si c'est faux, alors quel est une bonne interprétation d'une résistance?

[obi76]

Ben justement, c'est un équilibre. On est d'accord que spontanément, une résistance ne se charge pas, donc il n'y a pas d'accumulation d'électrons dedans. Donc le débit de charge en sortie (le courant) est donc le même qu'en entrée. Donc la vitesse des électrons fois la section (le débit donc) par laquelle ils passent en entrant dans la résistance est la même qu'en sortant. En supposant que cette section est la même en entrée et en sortie de la résistance, c'est donc que leur vitesse est la même. Après on peut toujours chipoter...

[jeuxjeux]

Re, et aussi quel est une interprétation du potentiel, car le courant, c'est pas difficile, c'est simplement le nombre d'électrons qui passe par unité de temps dans la surface considérée, mais le potentiel. Aussi une question à laquelle je n'ai trouvé que peu de réponse. La seule définition qui m'a satisfaite était une définition en passant par le courant. Le potentiel, c'est la capacité à faire passer du courant dans une résistance, tout comme l'énergie potentielle est une énergie qui peut se transformer en énergie cinétique, qui elle est mesurable.

Il me semble que pour le potentiel électrique, on peut aussi certainement la définir à partir du champ créer par les charges. Mais pour mesurer un champ, on meure finalement l'effet de ce champ, donc c'est encore par un intermédiaire. Est-il possible de définir potentiel de manière intrinsèque?

[jeuxjeux]

Re,

Parfait, comme je le pensais, la vitesse est conservée. Cependant, la résistance a bel et bien une influence sur le circuit. Donc c'est le potentiel qui varie (ou alors ai-je raté une variable d'électricité???).

et quel est l'interprétation du potentiel? car le courant, c'est pas difficile, c'est simplement le nombre d'électrons qui passe par unité de temps dans la surface considérée, mais le potentiel. Aussi une question à laquelle je n'ai trouvé que peu de réponse. La seule définition qui m'a satisfaite était une définition en passant par le courant. Le potentiel, c'est la capacité à faire passer du courant dans une résistance, tout comme l'énergie potentielle est une énergie qui peut se transformer en énergie cinétique, qui elle est mesurable.

Il me semble que pour le potentiel électrique, on peut aussi certainement la définir à partir du champ créer par les charges. Mais pour mesurer un champ, on mesure finalement l'effet de ce champ, donc c'est encore par un intermédiaire. Est-il possible de définir potentiel de manière intrinsèque?

Et que se passe-t-il dans une résistance?

PS : Désolé de ce message en double, je ne sais pas comment supprimer un message déjà envoyé.

[f6bes]

Le potentiel, c'est la capacité à faire passer du courant dans une résistance,

Bjr à toi,
Hum le "potentiel"aux bornes d'une prise électrique (230v) est BIEN là .
. Par contre le courant est NUL si rien de branchée dessus.

Faudrait trouver une autre définition pour...potenttiel.
Le potentiel aux BORNES de R ne varie pas.
Au lieu de potentiel , vaut meix emloyer " différence de potentiel".
Donc reste à savoir entre quoi et quoi tu veux connaitre TA différence de potentiel.
A+

[obi76]

Parfait, comme je le pensais, la vitesse est conservée. Cependant, la résistance a bel et bien une influence sur le circuit. Donc c'est le potentiel qui varie

Exactement, et c'est la loi d'ohm qui vous dit comment ce potentiel diminue.

[jeuxjeux]

Re,

Et donc, qu'est-ce que le potentiel?

réponse à f6bes : j'ai dit la capacité à faire passer du courant, donc il peut y avoir un potentiel sans courant

[physic___]

Bonjour à tous et toutes

Personnellement, ma vision des choses est plutôt que une résistance adaptée "laisse passer la moitié" et fait "rebondir l'autre moitié".

Moi aussi j'aimerai bien savoir pourquoi seulement la moitié de la puissance qui sera transmise à la charge, normalement le maximum d'énergie :c'est toute la puissance transmise !!!
merci

[obi76]

Déjà pour commencer un potentiel est définit à un potentiel de référence. C'est bien pour ça qu'en électricité on parle de "différence de potentiel" : ça ne dépend pas de cette référence.

On peut voir ça comme l'énergie nécessaire pour mettre un électron à cet endroit du champ électrique.En effet, un champ électrique va entrainer une force sur cet électron. Une force fois une distance, c'est l'énergie nécessaire pour déplacer cet électron. Donc lui faire aller d'un endroit à un autre dans un champ électrique, il faut une énergie.

On peut aussi voir ça comme la gravité : un électron mis dans un champ électrique (dans le vide) va être accéléré. Sa perte d'énergie potentielle va se convertir en énergie cinétiqu (c'est d'ailleurs la définition de l'unité d'énergie l'électron-volt : c'est l'énergie cinétique qu'acquiert un électron dans un champ électrique généré par une ddp de 1V.)

[jeuxjeux]

Bonjour,

réponse à F6bes

Comme je l'ai mis dans un autre post : j'ai dit la capacité à faire passer du courant, donc il peut y avoir un potentiel sans courant

deuxièmement : Le contexte est une ligne de transmission, donc au début, il n'y a pas de tension, puis elle arrive, et ensuite, elle s'annule, donc oui, aux bornes de la résistance, aussi bien le potentiel (par rapport à un neutre arbitraire) que la différence de potentielle varie aux bornes de le résistance.

A+

[jeuxjeux]

Merci Obi 76, (désolé pour ces messages qui vont dans tous les sens, je n'arrive pas à reprendre des messages des autres, et c'est un peu brouillon,...)

Donc, le potentiel s'éclairci, cependant, qu'est-ce qui fait qu'une résistance diminue le potentiel?

[obi76]

Là je vous parle d'une résistance idéale (sans induction / capacité parasite). Avant de vous lancer dans ce genre de chose, il est toujours bon de savoir ce qu'est une résistance, comme l'a indiqué LPFR. Inutile d'essayer d'étudier ce genre de chose si vous n'appréhendez pas correctement ce qu'il se passe dans une résistance / bobine / condensateur.

[jeuxjeux]

Bonjour,

Je comprend bien qu'il faille d'abord comprendre les bases, mais ça normalement je les ai, je suis maintenant en 3ème polytech, toutes les explications que j'ai reçues jusqu'à présent, je les aies déjà reçues à un moment ou à un autre. Pour l'instant, je ne veux pas dire, mais je n'ai rien appris de neuf, sauf que c'est difficile d'avoir une réponse à ce que l'on veut. (peut-être n'ai-je rien compris à l'électricité, mais je pense surtout que j'essaie de comprendre intuitivement ce qui est souvent accepté par la plupart des personnes qui suivent les formules sans se poser de question. C'est très bien, et ça fait gagner un temps énorme. Moi, ce n'est pas ce qui m'intéresse!)

Ma question est simple : que fait une résistance idéale, au point de vue microscopique (sans induction, capacité parasite). De plus, vous mettez : "Inutile d'essayer d'étudier ce genre de chose si vous n'appréhendez pas correctement ce qui se passe dans une résistance / bobine / condensateur.", or c'est comprendre ce qui se passe dans une résistance qui m'intéresse. Donc je ne comprend même pas votre remarque !

Une résistance diminue le potentiel, pourquoi, comment, quels sont les phénomènes physique en jeu.
En espérant avoir été plus clair,
Merci d'avance pour vos réponses !

[obi76]

Ce qu'il se passe c'est que des charges mises dans un champ électrique sont accélérées. Dans une résistance, en appliquant une différence de potentiel à ses bornes, se créé un champ électrique. Comme vous le disiez, dans ce cas les charges sont accélérées et ne devraient pas avoir la même vitesse en sortie de la résistance qu'en entrée. Ce qu'il se passe c'est qu'un autre phénomène itnervient : celui de l'interaction entre les électrons et les molécules présentes dans la résistance. Ces interactions ralentissent les électrons (qui au final auront une vitesse constante) mais va chauffer la résistance : c'est l'effet Joule.

[Nicophil]

Bonjour,

Il faut commencer par le cas du courant continu: et on parle du régime stationnaire, pas de la phase transitoire qui dure une infime fraction de seconde!
Certes, dans la phase transitoire, il y a accélération des électrons. Mais quasi-instantanément on arrive à la "vitesse de croisière" du régime stationnaire: il y a équilibre des forces: poussée = frein : force électro-motrice du générateur = force contre-électro-motrice dans le résisteur: donc la vitesse des électrons est constante et la même dans tout le résisteur.

cependant, qu'est-ce qui fait qu'une résistance diminue le potentiel?

Très mauvaise façon de voir les choses: ce qu'on mesure c'est la différence de potentiel entre les 2 bornes du résisteur, qui nous donne sa force de freinage. Et attention, il faut bien voir que plus les électrons vont vite dans un même résisteur, plus la force de freinage augmente: U=-R.I !

[jeuxjeux]

Merci beaucoup pour cette explication Obi 76, qui éclairci certains points, et ouvre comme toute bonne réponse à un grand nombre de questions.

Donc si je reformule votre réponse pour être sur d'avoir bien compris : soumis à une différence de potentiel, les électrons présents dans une résistances sont soumis à une force qui les accélère. Cependant, ils sont limités dans leur mouvement par les collisions qu'ils ont avec les molécules qui forment la résistance. Les électrons atteignent une vitesse d'équilibre entre l'accélération dû au champ et le ralentissement dû au aux collisions. De plus, ces collisions dissipent de l'énergie et c'est cela l'effet Joule. La valeur de la résistance d'une résistance dépend de la tendance à "freiner" les électrons. Pour une différence de potentiel appliquée, le courant de régime va être plus faible si les collisions sont plus nombreuses, c'est à dire si la résistance est plus élevée.

Cependant, dans cette vision des choses, une chose me tracasse, c'est que la résistance dépend du matériau et surtout du nombre d'électrons dans la bande de conduction. Prenons un conducteur, sa conductivité diminue avec la température, car le nombre de collisions augmentent. Cependant, si le nombre d'électrons dans la bande de conduction augmente (par exemple, élévation de température dans un semi-conducteur intrinsèque), la conductivité augmente. Donc est-ce un autre phénomène que celui des collisions qui intervient? Est-ce le nombre de collisions ou la facilité à déplacer des électrons qui fait la résistance? (ou peux-t-on considérer cela comme deux interprétations d'un même phénomène).

Autre chose, ceci, c'est le côté "statique" ou "à l'équilibre". Cependant, dans les lignes de transmissions, peut-on avoir cette même vision? La partie qui m'embête le plus, c'est :"on applique une différence de potentiel". Et c'est la raison pour laquelle je prenais les lignes de transmissions, car j'aimerais aussi comprendre le côté "transitoire".

Prenons un fil infini (demi-droite), sur lequel on place une résistance. Faisons entrer du courant par l'extrémités (soit par "insertion" d'électrons dans son extrémité, soit par changement de potentiel de l'extrémité). On se retrouve avec un certain courant. Les électrons vont s'influencer l'un autre par leur champ (à peu près à la vitesse de la lumière). Après un certain temps, l'influence de ce champ atteint la résistance. Et ma question, c'est là : que se passe-t-il?

[obi76]

Donc si je reformule votre réponse pour être sur d'avoir bien compris : soumis à une différence de potentiel, les électrons présents dans une résistances sont soumis à une force qui les accélère. Cependant, ils sont limités dans leur mouvement par les collisions qu'ils ont avec les molécules qui forment la résistance. Les électrons atteignent une vitesse d'équilibre entre l'accélération dû au champ et le ralentissement dû au aux collisions. De plus, ces collisions dissipent de l'énergie et c'est cela l'effet Joule. La valeur de la résistance d'une résistance dépend de la tendance à "freiner" les électrons. Pour une différence de potentiel appliquée, le courant de régime va être plus faible si les collisions sont plus nombreuses, c'est à dire si la résistance est plus élevée.

Exactement

Cependant, dans cette vision des choses, une chose me tracasse, c'est que la résistance dépend du matériau et surtout du nombre d'électrons dans la bande de conduction. Prenons un conducteur, sa conductivité diminue avec la température, car le nombre de collisions augmentent. Cependant, si le nombre d'électrons dans la bande de conduction augmente (par exemple, élévation de température dans un semi-conducteur intrinsèque), la conductivité augmente. Donc est-ce un autre phénomène que celui des collisions qui intervient? Est-ce le nombre de collisions ou la facilité à déplacer des électrons qui fait la résistance? (ou peux-t-on considérer cela comme deux interprétations d'un même phénomène).

Ce que j'ai dit me parait difficilement extensible au cas des semi-conducteurs. En tous cas ce n'est pas mon domaine, je m'abstiendrai de donner une réponse dans le doute...

Autre chose, ceci, c'est le côté "statique" ou "à l'équilibre". Cependant, dans les lignes de transmissions, peut-on avoir cette même vision? La partie qui m'embête le plus, c'est :"on applique une différence de potentiel". Et c'est la raison pour laquelle je prenais les lignes de transmissions, car j'aimerais aussi comprendre le côté "transitoire".

Le temps de mise à l'équilibre des électrons dans une résistance est extrêmement faible. Il est possible de la prendre en compte (considérant le libre parcours moyen des électrons dans le conducteur) mais les ordres de grandeurs mis en jeux sont sans commune mesure. En résumé, que ce soit transitoire ou pas, la relation U=RI est toujours valable dans le cas d'une résistance "idéale".

Prenons un fil infini (demi-droite), sur lequel on place une résistance. Faisons entrer du courant par l'extrémités (soit par "insertion" d'électrons dans son extrémité, soit par changement de potentiel de l'extrémité). On se retrouve avec un certain courant. Les électrons vont s'influencer l'un autre par leur champ (à peu près à la vitesse de la lumière). Après un certain temps, l'influence de ce champ atteint la résistance. Et ma question, c'est là : que se passe-t-il?

Idem, je préfère m'abstenir