Inductance d'un fil

[invite24cd67e3]

Bonjour à tous,

Je ne comprend pas bien les phénomènes liés à l'inductance lors de la propagation d'une onde électrique dans un fil.

Imaginons un fil conducteur dans le vide, l'onde se propagera à la vitesse de la lumière.
Imaginons un fil conducteur dans un milieu diélectrique, l'onde se propagera à une vitesse moindre (caractérisé par les propriétés du milieu).

J'aimerais comprendre en quoi le milieu extérieur va avoir un rôle pour "ralentir" l'onde.

Pour ce faire, j'aimerais considérer l'expérience suivante :
- soit un fil de 1 km de diamètre (et infiniment long) qui possède certaines propriétés diélectrique.
- soit le milieu entourant ce fil qui possède d'autres propriétés diélectriques.

Supposons l'insertion d'une charge de manière uniforme à l'une des extrémité du fil. Comment cette onde va-t-elle se propager dans le fil? Y aura-t-il une vitesse différente en son centre et en son bord?

J'aurais tendance à faire une analogie avec un écoulement d'eau dans un tuyau où il y aura un certain profil de vitesse du aux frottements avec les parois, mais qu'en est-il en réalité, il me semble que les écoulements ne prennent pas en compte des interactions "à distance".

Merci d'avance pour vos réponses,
Guillaume
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je vous copie une explication que j'avais donnée sur l'établissement du courant dans un fil.
J'avis pris comme exemple, in fil qui court-circuite fugitivement une pile.

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.

Essayez déjà de comprendre cette situation et si vous avez des questions revenez nous voir.

Au revoir.

[invitedb5bdc8a]

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.

Bonjour,

c'est exactement le genre d'explication qui me manque à l'échelle de la mécanique quantique (et qui génère l'idée d'avoir des variables "cachées" ou une explication sous jacente).
Entre les équations "simples" et parfaitement fonctionnelles qui permettent de décrire les régimes électriques établis et cette phase de régime transitoire , je ne peux m'empêcher de vouloir reproduire ce modèle à l'échelle quantique.
Existe-t-il ce genre de description dans le cadre de la mécanique quantique (et des expériences les plus marquantes) ?

[invite6dffde4c]

Re.
Je ne pense pas que ce type d'explication existe pour des phénomènes quantiques.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite24cd67e3]

Merci LPFR pour cette réponse (que vous m'aviez déjà donné il y a 6 mois voire plus), mais elle ne répond pas vraiment à ce que je cherche.

Je reprend alors uniquement l'une des questions que j'avais posées (afin de simplifier la discussion) :

J'aimerais comprendre en quoi le milieu extérieur va avoir un rôle pour "ralentir" l'onde.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Le diélectrique augmente la capacité du fil. Pour qu'un morceau du fil atteigne une tension donnée, il faut que plus de courant circule dans le fil et ce courant plus grand crée aussi un champ magnétique plus grand. L'inductance du fil limite la rapidité des variations du courant.
Au revoir.

[invite24cd67e3]

Bonjour,
Pourquoi le diélectrique augmente-t-il la capacité du fil?

[invite6dffde4c]

Re.
Parce que le champ crée par des charges se trouve partiellement neutralisé par la polarisation du diélectrique. Celle-ci consiste à la séparation (très petite) des "centres de gravité des charges positives et négatives dans chaque atome et molécules. Le champ dipolaire crée par cette séparation est, en gros, de signe opposé à celui qui crée la séparation.
Pour une différence de tension donnée il faut un même champ (diélectrique ou pas). Donc, il faut plus de charges pour compenser la diminution due au diélectrique.
A+