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Conducteur en présence d'un champ électrique



  1. #1
    Marcus_Annius_Verus

    Lightbulb Conducteur en présence d'un champ électrique


    ------

    Bonsoir à tous,

    j'aimerais comprendre ce qui se passe dans un matériau conducteur,
    prenons un fil de cuivre, les ions positifs baignent dans une mer d'électrons, ces derniers bougent de façon désordonnée du fait de l'agitation thermique mais avec une vitesse moyenne nulle,
    mais que se passe t'il lorsqu'on applique un champ électrique (ex: circuit ouvert branché à une pile) sur ce(s) fil(s)?
    et lorsque ce cuicuit est fermé?

    merci d'avance

    -----
    Dernière modification par Marcus_Annius_Verus ; 10/11/2012 à 19h01.

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  3. #2
    gcortex

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    avec une pile, si le circuit est fermé, il y a un mouvement d'ensemble.
    toujours avec une pile, si le circuit est ouvert il ne se passe rien.

    par contre avec un générateur haute fréquence, çà fait antenne.
    le maximum est obtenu pour un fil dont la longueur est en quart d'onde.
    lamba = cT = c/F = 300M/F -> longeur = 75M/F cad 75cm pour la bande FM

  4. #3
    LPFR

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Bonjour.
    Quand un conducteur est placé dans un champ électrique, celui-ci attire ou repousse des électrons libres, de sorte qu'on trouve un léger excès à la surface du "côté positif" du champ, et un léger manque à la surface du "côté négatif" du champ. Pour des champs ordinaires l'excès ou le manque sont très petits. En gros, beaucoup moins d'un électron en plus ou en moins pour 100 000 atomes de surface.
    Il se passe la même chose pour vous (qui êtes un conducteur malgré votre enveloppe en cuir cru).
    Le champ électrique dans l'atmosphère est (de tête) de l'ordre de 200 V/m. Vous avez un excès ou un manque d'électrons à la surface de votre tête.

    Quand vous faites un court-circuit avec l'autre pôle de la pile, les événements sont un peu plus complexes. Je vous copie une explication que j'avais donnée dans ce forum:

    Prenons la manip de la pile et les court-circuits. Mettons que vous connectez fugitivement le câble au pôle positif (l'autre extrémité du câble est déjà connecté au pôle négatif).
    Pendant les premiers 30 picosecondes, le premier centimètre de câble va devenir positif. Pour cela il faut créer une charge de surface sur ce cm de câble. Ce qui implique:
    - un courant qui charge la capacité du câble mais qui ne parcourt que ce premier cm.
    - un champ magnétique croissant autour du câble crée par ce courant.
    - un champ électrique croissant autour du câble.
    Si vous avez appris les équations de Maxwell, vous savez qu'un champ électrique variant dans le temps crée du champ magnétique et qu'un champ magnétique variant dans le temps, crée du champ électrique: c'est une onde électromagnétique.
    Suite à l'augmentation de tension du premier cm, la situation se répète pour le suivant et puis pour les suivants. Cela vous donne une impulsion qui se propage dans le fil jusqu'au pôle négatif.
    La suite est encore plus compliquée car cette impulsion se réfléchit. Puis elle se réfléchit encore sur le pôle positif, et ainsi de suite, avec des amplitudes décroissantes jusqu'au régime établit, avec du courant continu.

    Au revoir.

  5. #4
    damastate

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Cela veut-il dire qu'il y a création d'une onde électromagnétique lorsqu'on fait un court-circuit ? Ca me parait bizarre.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    LPFR

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Citation Envoyé par damastate Voir le message
    Cela veut-il dire qu'il y a création d'une onde électromagnétique lorsqu'on fait un court-circuit ? Ca me parait bizarre.
    Re.
    Prenez un poste radio et mettez-le en AM (grandes ondes, ondes moyennes) Accordez-le en dehors d'une station.
    Prenez une pile et un conducteur et amusez-vous.
    (Et ayez la gentillesse de venir nous donner le résultat).
    A+

  8. #6
    Marcus_Annius_Verus

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Bonsoir,

    houlà! En fait je voulais faire déboucher le sujet sur l'agitation thermique,mais apparement j'ai de grosses lacunes
    je me demandais si le mouvement aléatoire etait toujours présente en présence de champ électrique, avec et sans circulation de courant
    peut etre auriez vous des bouquins à me recommander là dessus (champ électrique, magnétique, électrocinétique etc..)
    Dernière modification par Marcus_Annius_Verus ; 11/11/2012 à 17h32.

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  10. #7
    LPFR

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Citation Envoyé par Marcus_Annius_Verus Voir le message
    ...
    je me demandais si le mouvement aléatoire etait toujours présente en présence de champ électrique, avec et sans circulation de courant
    ...
    Re.
    Oui.
    A+

  11. #8
    Marcus_Annius_Verus

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Re-bonsoir,

    merci pour l'éclaircissement,
    je vais fouiller un peu ici et dans google docs afin de revoir quelques notions de base
    Bonne fin de soirée et longue vie au forum !

  12. #9
    damastate

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Re. Bon j'ai essayé l'expérience mais je n'ai rien observé j'ai du raté quelque chose. Je voudrais savoir si j'ai compris en gros le principe : avant que le courant soit continu, il varie dans le temps. Or un courant qui varie créé une onde électromagnétique car lorsqu'on accélère des charges elles émettent des EM. Ma question est : pourquoi un courant continu ne créé pas d' EM ?

  13. #10
    LPFR

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Citation Envoyé par damastate Voir le message
    Re. Bon j'ai essayé l'expérience mais je n'ai rien observé j'ai du raté quelque chose. Je voudrais savoir si j'ai compris en gros le principe : avant que le courant soit continu, il varie dans le temps. Or un courant qui varie créé une onde électromagnétique car lorsqu'on accélère des charges elles émettent des EM. Ma question est : pourquoi un courant continu ne créé pas d' EM ?
    Re.
    Un courant continu ne crée pas d'onde EM car les électrons ont une vitesse de dérive constante.
    Pour qu'ils soient accélérés il faut un courant alternatif.
    Et si vous n'aviez pas entendu du bruit en faisant des court-circuits (en frottant le conducteur sur le pôle) vous vous êtes vraiment mal pris. C'est une manip que j'ai faite quand j'étais enfant.
    Êtes-vous sur d'avoir mis la radio sur AM ? Ça ne fonctionne pas en FM qui est très peu sensible aux bruits.
    A+

  14. #11
    obi76
    Modérateur*

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Quand j'étais gamin je m'étais amusé à faire un parasiteur avec un relai monté en multivibrateur. C'est tout bête et ça marche très bien (idem : ne fonctionne pas ou peu sur la TNT ) Si vous voulez en faire un, il vous suffit d'un relai et d'une pile
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

  15. #12
    Marcus_Annius_Verus

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Bonsoir,

    j'ai aussi essayé l’expérience sur la bande MW avec une pile de 1,5V,résultat: il y a un claquement à chaque mise en court-circuit de la pile, on le perçoit jusqu'a une 30aine de centimètres de l'antenne.
    sinon en parcourant le forum je suis tombé sur un livre qui traite de l'électromagnétisme mais aussi de la mécanique: "Physique" de Eugène Hecht,
    à en croire les avis il serait apprécié des étudiants en physique, est ce qu'il existerait un bouquin du même genre qui soit plus abordable pour un néophyte?

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  17. #13
    damastate

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    C'est bon j'ai refait l'expérience et ça marche ! c'est trop fort ! Cela veut t-il dire que chaque appareil alimenté en alternatif émet dans les grandes ondes ?

  18. #14
    LPFR

    Re : Conducteur en présence d'un champ électrique

    Bonjour.
    Non. L'alternatif à 50 Hz est très peu efficace pour émettre. Il faut des variations rapides de courant pour que l'onde émisse soit assez importante pour la capter.
    Mais par exemple, le fait de fermer un interrupteur d'une lampe, émet suffisamment. Pas à cause du 50 Hz, mais par l'établissement rapide du courant (sauf si par malchance on ferme ou on ouvre juste au passage par zéro de la tension du secteur).
    Au revoir.

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