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Calcul du potentiel électrique



  1. #1
    Bamoo

    Calcul du potentiel électrique


    ------

    Bonjour,

    Mes questions portent en fait sur le calcul du potentiel électrique.
    Dans un circuit électrique, la masse est définie avec le potentiel de référence (égal à 0). Cet endroit contient donc le plus d'électrons dans le circuit, n'est ce pas ?

    Cette page donne la formule pour calculer le potentiel :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Diff%C3...e_de_potentiel

    Ce que je ne comprends pas, c'est que la formule donnée ne tient compte que de la distribution mais pas de la charge des particules ?
    Quelles sont les particules qui entrent dans ce calcul : électron et proton ?

    J'ai une dernière question : lors d'un courant électrique, les électrons sont arrachés au matériau ? l'effet joule élimine certains électrons du circuit, non ?
    Est ce que cela suffit à expliquer la baisse de tension que l'on observe après un certains temps au bord d'un générateur ?

    Merci

    -----

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  3. #2
    rapporteur

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par Bamoo
    Bonjour,

    Mes questions portent en fait sur le calcul du potentiel électrique.
    Dans un circuit électrique, la masse est définie avec le potentiel de référence (égal à 0). Cet endroit contient donc le plus d'électrons dans le circuit, n'est ce pas ?

    Cette page donne la formule pour calculer le potentiel :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Diff%C3...e_de_potentiel

    Ce que je ne comprends pas, c'est que la formule donnée ne tient compte que de la distribution mais pas de la charge des particules ?
    Quelles sont les particules qui entrent dans ce calcul : électron et proton ?

    J'ai une dernière question : lors d'un courant électrique, les électrons sont arrachés au matériau ? l'effet joule élimine certains électrons du circuit, non ?
    Est ce que cela suffit à expliquer la baisse de tension que l'on observe après un certains temps au bord d'un générateur ?

    Merci
    Les électrons ne sont pas plus nombreux au potentiel de référence. Leur densité dans le circuit est partout la même.
    D'autres part l'effet Joule ne chasse pas des électrons du matériaux mais est simplement du aux faits que les électrons pendant leur transit entrent en collisions avec les atomes et une partie de l'énergie électrique est transformée en chaleur.
    Pour ce qui est de la formule de calcul que tu cites ro est une densité volumique de charges et donc la charge est prise en compte
    A biento
    J'en apprends de bonnes tous les jours

  4. #3
    Karibou Blanc

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Ce que je ne comprends pas, c'est que la formule donnée ne tient compte que de la distribution mais pas de la charge des particules ?
    Quelles sont les particules qui entrent dans ce calcul : électron et proton ?
    La distribution dont tu parles est la distribution des charges et non des particules. Donc peu importante, si rho en x est fournie par des electrons ou des protons. Ce qui compte c'est la charge totale en ce point et c'est exactement ce que donne rho(x,y,z).

    KB

  5. #4
    SunnySky

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par rapporteur
    Les électrons ne sont pas plus nombreux au potentiel de référence. Leur densité dans le circuit est partout la même.
    Sûr? J'étais persuadé du contraire. Je croyais que du côté négatif, il y avait plus d'électrons que de protons alors que du côté positif, c'était l'inverse.
    Le monde se divise en 10 : ceux qui connaissent le code binaire et ceux qui ne le connaissent pas.

  6. #5
    curieuxdenature

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par SunnySky
    Sûr? J'étais persuadé du contraire. Je croyais que du côté négatif, il y avait plus d'électrons que de protons alors que du côté positif, c'était l'inverse.
    Bonjour SunnySky,

    dans un conducteur de cuivre ou autre, ce qui bouge ce sont les electrons, il n'y a pas de protons et même les atomes de cuivre restent immobiles. Au pôle positif, les electrons arrivent, au pôle négatif les electrons partent.
    Ce qui change ce n'est pas leur nombre, c'est leur sens.

    Ce n'est plus la même chose si on parle de ce qui se passe dans une electrolyse, dans le bocal ce ne sont plus des electrons qui se meuvent mais des ions.
    Là, les plaques reçoivent ou donnent les electrons qui se déplacent dans les fils.
    L'electronique, c'est fantastique.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Bamoo

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Pour ce qui est de la formule de calcul que tu cites ro est une densité volumique de charges et donc la charge est prise en compte
    D'accord, mais qu'est ce qui change exactement entre le potentiel de référence (la masse avec Vm=0) et un autre point au potentiel plus élevé ? curieuxdenature parle du sens ? pouvez-vous expliciter un peu plus ?

    Merci

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  10. #7
    Bamoo

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Up ! Quelqu'un peut il répondre à mes dernières questions. J'aimerais vraiment avoir une réponse

    Merci

  11. #8
    SunnySky

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par curieuxdenature
    Bonjour SunnySky,

    dans un conducteur de cuivre ou autre, ce qui bouge ce sont les electrons, il n'y a pas de protons et même les atomes de cuivre restent immobiles. Au pôle positif, les electrons arrivent, au pôle négatif les electrons partent.
    Ce qui change ce n'est pas leur nombre, c'est leur sens.

    Ce n'est plus la même chose si on parle de ce qui se passe dans une electrolyse, dans le bocal ce ne sont plus des electrons qui se meuvent mais des ions.
    Là, les plaques reçoivent ou donnent les electrons qui se déplacent dans les fils.
    Ma compréhension de la situation diffère légèrement de la tienne. Pour un conducteur de cuivre, pas de problème. D,un bout à l'autre, on est au même potentiel. Selon ma conception, la densité d'électron est constante. Mais dans un circuit, il y a un élément qui possède une résistance. C'est à ses bornes que j'ai l'image mentale d'une différence de densité d'électrons.

    Exemple: une ampoule. D'un côté, elle est reliée à la borne négative, de l'autre côté à la borne positive. Un courant la traverse, Elle s'allume. Pourquoi?

    Bien sûr, c'est un champ électrique qui pousse les électrons... l'explication théorique, ça va.

    C'est lorsque j'essaie de me faire une image mentale que je me gourre peut-être. Pour moi, les fils conducteurs sont en cuivre et ont une densité de protons constante. Du côté positif, je "vois" une raréfaction d'électrons, d'où une densité de protons supérieure à la densité d'électrons(d'où le signe +). Évidemment, l'inverse du côté négatif: une plus grande concentration d'électrons que de protons.

    Cette image a l'avantage d'expliquer le mouvement des électrons dans l'ampoule: ils traversent car ils sont poussés par leurs voisins.

    Voilà pourquoi je croyais que la densité d'électrons n'était pas la même dans tout le circuit. Pour moi, elle dépend du potentiel: si le potentiel change, l'entassement des électrons change.
    Le monde se divise en 10 : ceux qui connaissent le code binaire et ceux qui ne le connaissent pas.

  12. #9
    Bamoo

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Je pensais la même chose que SunnySky.
    Quelqu'un peut-il confirmer qui a raison ?

    Merci

  13. #10
    Bamoo

    Re : Calcul du potentiel électrique

    up ! je suis impatient de connaitre la réponse. Quelqu'un peut il donner son avis ?

  14. #11
    curieuxdenature

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Bonjour,

    relisez le post #2, il n'y a rien d'autre à comprendre.

    Les fils de cuivre ne chauffent pas parce que leur resistance electrique est quasi nulle, de ce fait la chute de tension à leurs bornes est quasi nulle.

    Selon la formule P = U * I
    10 ampères multipliés par 0 Volts ça donne 0 Watts.

    La lampe a une resistance de 10 ohms ?
    alors la tension à ses bornes = R * I, soit 10 ohms * 10 ampères = 100 Volts.
    La puissance de la lampe : 100 Volts * 10 Ampères = 1000 Watts.

    Bilan, quelque soit la partie du circuit en question, on a toujours 10 Ampères qui circulent...

    Reflechissez en termes de canalisations d'eau, et imaginez un montage où il y a des très gros tuyaux, et d'autres très fins.
    Est-ce que vous diriez en ouvrant le robinet que le débit d'eau n'est pas le même partout dans les tuyaux ?
    S'il donne 10 litres par seconde, on vois mal comment une portion du circuit pourrait en donner 100 et une autre 2.

    Cela répond à votre question ?
    L'electronique, c'est fantastique.

  15. #12
    rapporteur

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Bonjour
    A la réflexion je pense Sunnysky que tu as peut-être raison; car ce que tu dis n'est pas en contradiction avec le fait que la densité de charges conductrices est la même; alors voici ce que je pense:
    Le générateur étant tout seul, il est incontestable qu'il y a plus de charges positives d'un côté et plus de charge négatives de l'autre.
    Lorsqu'on ferme le circuit les électrons (ou du moins certains d'entre eux) vont circuler. Et la densité de courant sera partout la même c'est à dire qu'il y a le même débit d'électrons partout. Mais en plus de ces électrons il y en a d'autres qui ne circulent pas et qui sont responsables de la valeur du potentiel en un endroit donné. Et ces électrons sont effectivement plus nombreux aux endroits de bas potentiel et moins nombreux aux endroits de plus bas potentiel. Est-ce que cette explication vous convient ?
    A bientot






    l
    J'en apprends de bonnes tous les jours

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  17. #13
    SunnySky

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Parfaitement!

    La nuance que tu établis entre une densité de charges conductrices et densité de charges présentes m'apparaît très utile pour mieux "visualiser" le circuit. Dommage qu'on ne m'ait pas parlé de cela avant. Cela m'apparaît maintenant presque aussi fondamental que la distinction entre vitesse des électrons et vitesse de propagation du champ électrique.

    Pour curieuxdenature: pour moi, l'analogie de l'eau a ses limites. Par exemple, l'eau est incompressible. Imagine toute ta tuyauterie remplie d'air: une pompe ferait circuler les molécules. D'un côté, la pression est forte, les molécules sont entassées. De l'autre côté la pression est faible, les molécules sont distantes. Dans le circuit, s'il y a des résistances à la circulation des molécules (exemple: une éponge), il y aura une différence de pression d'air entre les deux côtés. Et cette différence de pression explique que les molécules se déplacent quand même à travers l'éponge.

    C'est ainsi que je conçois le circuit. Molécule=>électron, pression=>potentiel (constante dans un conducteur parfait), densité de molécules=>densité d'électrons (variant selon la pression/le potentiel).
    Le monde se divise en 10 : ceux qui connaissent le code binaire et ceux qui ne le connaissent pas.

  18. #14
    curieuxdenature

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Bonjour

    L'éponge-resistance c'est pas mal, mais ça explique difficilement l'échauffement.

    L'analogie avec les conduites d'eau est bien plus utile qu'on le pense.
    Quand on parle de circulation d'eau on ne parle pas d'air...
    Sinon tu dois en donner l'équivalent dans le conducteur, hors, dans le conducteur il n'y a que des electrons qui se déplacent et qui sont aussi incompressibles que l'eau dans les tuyaux.

    Comme tu dis, il ne faut pas amalgamer la vitesse de propagation du champ electrique avec la vitesse des electrons dans le cuivre, le premier c'est la vitesse de la lumière dans le conducteur, le second c'est de l'ordre du 1/10eme de mm/s. Ce qui fait la difference c'est qu'il y a un nombre considérable d'électrons (Nombre d'avogadro * charge de l'electron * valence) qui bougent chaque seconde par unité de volume de cuivre (Mole).
    Ce qui entraine que pour une intensité donnée, le nombre d'electrons qui circulent est constant, si le potentiel change, c'est leur vitesse qui change.



    Je vais donc prendre une autre analogie.
    Le potentiel est à la hauteur d'un sac de billes ce que l'intensité est au nombre de billes qui tombent.
    La resistance est comme l'obstacle sur le trajet des billes, c'est lui qui récupère une fraction de l'energie en route en ralentissant les billes qui finissent par tomber quand même.

    La puissance dissipée dans la résistance correspond à la dénivellation entre le laché de billes et la hauteur de l'obstacle * par le poids des billes.
    Soit P = h * M et P = U * I

    Si je reprends les tuyauteries, la resistance serait l'axe rouillé du mécanisme d'un vieux compteur d'eau, axe forcé à tourner et qui chaufferait un max.
    Le potentiel serait la hauteur de la chute d'eau.
    L'intensité serait le débit à la seconde.

    La similitude est complète car on parle aussi d'energie potentielle si la masse ne tombe pas, ce qui veut dire que le potentiel n'implique pas une circulation d'electrons(inter ouvert) tout comme la pression n'implique pas une circulation d'eau(robinet fermé).
    L'electronique, c'est fantastique.

  19. #15
    rapporteur

    Re : Calcul du potentiel électrique

    curieuxdenature
    Tous les exemples que tu donnes sont corrects mais ça n'explique pas tout.
    Imagine par exemple un circuit comprenant un générateur de tension continue, une résistance, un condensateur et un interrupteur. A un instant origine on ferme l'interrupteur; le condensateur va se charger et au bout d'un certain temps l'intensité du courant est nulle.
    Cette situation est analogue au cas général ou I n'est pas nulle. Le débit des électrons est le même partout et en l'ocurrence nul; par contre des 2 cotés du condensateur il n'y a pas le même nombre d'électrons ni la même densité d'électrons.
    Ainsi le débit des électrons qui assurent la conduction est le même à travers toute section n'implique pas que la densité d'électrons soit la même partout dans le circuit
    A bientot
    J'en apprends de bonnes tous les jours

  20. #16
    SunnySky

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Bonjour à toi aussi, curieuxdenature,

    Je suis heureux de pouvoir échanger avec toi et les autres, ça me permet de raffiner mes conceptions. Je viens d'étudier ta réponse et je me permets d'apporter mon eau au moulin...

    Citation Envoyé par curieuxdenature
    Je vais donc prendre une autre analogie.
    Le potentiel est à la hauteur d'un sac de billes ce que l'intensité est au nombre de billes qui tombent.
    Potentiel=>hauteur, ça me convient. J'aurais toutefois multiplié par g. Mais ce n'est qu'un changement d'échelle, ce qui ne nuit en rien à une analogie.
    Intensité=>nombre de billes: j'ajouterais "par seconde". Probablement que tu le sous-entendais.

    Citation Envoyé par curieuxdenature
    La resistance est comme l'obstacle sur le trajet des billes, c'est lui qui récupère une fraction de l'energie en route en ralentissant les billes qui finissent par tomber quand même.
    On s'entend bien. L'accélération gravitationnelle n'a toutefois aucun pendant en électricité. Il faudrait donc éviter de comparer les vitesses.
    Citation Envoyé par curieuxdenature
    La puissance dissipée dans la résistance correspond à la dénivellation entre le laché de billes et la hauteur de l'obstacle * par le poids des billes.
    Soit P = h * M et P = U * I
    J'aurais mis P = gh * M/t pour être cohérent avec mes définitions précédentes
    Citation Envoyé par curieuxdenature
    Si je reprends les tuyauteries, la resistance serait l'axe rouillé du mécanisme d'un vieux compteur d'eau, axe forcé à tourner et qui chaufferait un max.
    Le potentiel serait la hauteur de la chute d'eau.
    L'intensité serait le débit à la seconde.

    La similitude est complète car on parle aussi d'energie potentielle si la masse ne tombe pas, ce qui veut dire que le potentiel n'implique pas une circulation d'electrons(inter ouvert) tout comme la pression n'implique pas une circulation d'eau(robinet fermé).
    Je comprends ton analogie. Une chose m'agace un peu: en électricité, le long d'un conducteur, le potentiel est constant. Pour respecter l'analogie, il faudrait avoir une hauteur constante. Par conséquent, les conducteurs doivent être représentés par des tuyaux horizontaux.

    Je te propose une analogie presque identique, mais qui élimine le problème de l'accélération gravitationnelle: on prend ton circuit de plomberie et on le dépose tout horizontalement. Une pompe permet la circulation de l'eau. Je garde ton compteur d'eau: je considère que c'est une excellente analogie. Le potentiel ne peut plus se représenter par la hauteur; je le compare maintenant à la pression (un peu comme tu le suggère à la fin de ton analogie). La pompe a deux côtés: un côté où la pompe exerce une haute pression et un autre où elle crée une basse pression. En tout point du circuit, dans un conducteur, il y a la même pression. De chaque côté du compteur d'eau, il y a une pression.

    À mon avis, tu devrais être plutôt d'accord avec cette analogie modifiée. Si tel est le cas, alors nous sommes d'accord sur l'essentiel. La seule différence qui subsisterait, ce serait sur le comportement des électrons sous "pression". Je les vois un peu comme un fluide compressible alors que tu les vois plutôt comme un fluide incompressible. Cette différence est mineure et, surtout, ne me semble avoir aucune implication pratique. Du pelletage de nuage, quoi.

    Qu'en penses-tu?


    EDIT: ça m'a pris tellement de temps écrire ce message que rapporteur en a écrit un autre. Ce message n'en tient donc pas compte...
    Dernière modification par SunnySky ; 20/04/2006 à 00h13.
    Le monde se divise en 10 : ceux qui connaissent le code binaire et ceux qui ne le connaissent pas.

  21. #17
    curieuxdenature

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par rapporteur
    curieuxdenature
    Tous les exemples que tu donnes sont corrects mais ça n'explique pas tout.
    Imagine par exemple un circuit comprenant un générateur de tension continue, une résistance, un condensateur et un interrupteur. A un instant origine on ferme l'interrupteur; le condensateur va se charger et au bout d'un certain temps l'intensité du courant est nulle.
    Cette situation est analogue au cas général ou I n'est pas nulle. Le débit des électrons est le même partout et en l'ocurrence nul; par contre des 2 cotés du condensateur il n'y a pas le même nombre d'électrons ni la même densité d'électrons.
    Ainsi le débit des électrons qui assurent la conduction est le même à travers toute section n'implique pas que la densité d'électrons soit la même partout dans le circuit
    A bientot
    Salut à vous deux,

    l'important est de savoir si Bammo n'est pas perdu.

    Sinon, là encore, pendant la charge, le nombre de charges entrantes est égale au nombre de charges sortantes.
    Un condo chargé est un inter ouvert, d'un côté il y a N "charges -", de l'autre il y a N "trous", le nombre d'electrons reste le même, ce sont les charges qui mobilisent les electrons libres du métal, à chaque électron déplacé il se cré un 'vide' de charge positive.
    Pendant la charge, on a un courant qui diminue, et une tension qui augmente.

    Un chateau d'eau qui se remplit lentement représente bien un condo, on a un courant (d'eau) qui diminue, et un 'potentiel' (d'eau) qui augmente.

    Rien ne se perd, rien ne se créé, dans le cas de l'electricité c'est aussi valable. Ce qui est moins évident avec l'eau c'est qu'on ne prend pas en compte ce qui lui arrive à l'exterieur du robinet, mais en fin de compte elle retourne au chateau d'eau.

    On remplit un chateau d'eau comme on le fait avec un condo ou avec une batterie ou une pile. Ce sont des réservoirs, donc des potentiels plus ou moins puissants.

    C'est le principe d'équivalence des énergies qui se retrouve partout en physique.
    a+
    L'electronique, c'est fantastique.

  22. #18
    rapporteur

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Curieuxdenature
    Tu ne réponds pas à ma remarque; evidemment que je suis d'accord avec toi que l'intensité est la même partout c'est à dire que le débit d'électrons à travers une surface donnée est le même partout.
    Ce que je dis, c'est qu'en plus de ces électrons de conduction qui se déplacent il y a d'autres électrons dont la densité volumique n'est pas partout la même; ils sont plus nombreux au pole moins du générateur et moins nombreux au pole plus
    A bientot
    J'en apprends de bonnes tous les jours

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  24. #19
    b@z66

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par rapporteur
    Curieuxdenature
    Tu ne réponds pas à ma remarque; evidemment que je suis d'accord avec toi que l'intensité est la même partout c'est à dire que le débit d'électrons à travers une surface donnée est le même partout.
    Ce que je dis, c'est qu'en plus de ces électrons de conduction qui se déplacent il y a d'autres électrons dont la densité volumique n'est pas partout la même; ils sont plus nombreux au pole moins du générateur et moins nombreux au pole plus
    A bientot
    Générateur seul:
    Evidemment qu'il y a plus de charge sur une borne que sur l'autre: c'est l'origine même de la tension.

    Montage avec condo:
    Par contre, à la situation d'équilibre électrostatique, on a pas une modification notable de la densité d'électrons le long du circuit. Les seuls endroits où il y a une modification de densité sont sur les surfaces des armatures du condo où on retrouve effectivement les charges à l'origine de la tension observée à ses bornes. Mais encore, il s'agit seulement d'une densité de charges surfaciques qui en espace occupé reste très faible par rapport au volume du restant du circuit.

  25. #20
    b@z66

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par SunnySky
    Je comprends ton analogie. Une chose m'agace un peu: en électricité, le long d'un conducteur, le potentiel est constant. Pour respecter l'analogie, il faudrait avoir une hauteur constante. Par conséquent, les conducteurs doivent être représentés par des tuyaux horizontaux.
    Réflexion archi fausse lorsque l'on a affaire à des courants et des forces qui travaillent. Un potentiel constant et un champ électrique nul ne sont valable qu'en électrostatique, c'est à dire lorsque les charges sont immobiles. Quand on a affaire à un courant circulant dans un conducteur, les charges sont en mouvement et le potentiel n'est plus constant. Si ce n'était pas le cas, on aurait du mal à expliquer la présence d'un courant dans une résistance aux bornes de laquelle on aurait le même potentiel (VA-VB=0, tension appliquée nulle).

  26. #21
    b@z66

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Enfin, dernier point pour répondre au théme du sujet. Dans le cas, d'un concucteur ohmique relier au bornes d'un générateur, la densité de charge reste le long du circuit composé par le conducteur mais cette densité évolue dans le générateur (une pile n'est rien d'autre qu'un condo un peu spécial). Au départ, les densités de charges dans les bornes d'une pile sont différentes, c'est au cours du temps et de l'utilisation de la pile que ces densités ont tendance à s'équilibrer mais dans le circuit lui-même les densités de charges restent les mêmes: ce que le circuit absorbent d'électrons à une des bornes de la pile, il le restitue à son autre borne.

    Enfin, cette particularité que la densité des électrons reste la même dans le circuit est propre aux conducteurs. Quand on utilise des semiconducteurs (diodes et transistor), cela n'est plus tout à fait vrai.

  27. #22
    SunnySky

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par b@z66
    Réflexion archi fausse lorsque l'on a affaire à des courants et des forces qui travaillent. Un potentiel constant et un champ électrique nul ne sont valable qu'en électrostatique, c'est à dire lorsque les charges sont immobiles. Quand on a affaire à un courant circulant dans un conducteur, les charges sont en mouvement et le potentiel n'est plus constant. Si ce n'était pas le cas, on aurait du mal à expliquer la présence d'un courant dans une résistance aux bornes de laquelle on aurait le même potentiel (VA-VB=0, tension appliquée nulle).
    J'avoue que j'ai tourné les coins ronds un peu. Par conducteur, je sous-entendais "conducteur parfait", donc R=0. Évidemment, si R=0, la différence de potentiel (=RI) est nulle. Et je ne suis alors pas en électrostatique.

    La différence de potentiel fournie par la pile est alors retrouvée intégralement aux bornes de l'appareil (ou des appareils) alimentés.

    Mais ce n'est qu'un détail. Ce qui m'agaçait, c'était l'accélération. Dans l'analogie proposée, les billes tombaient sous l'effet de la gravité. Dans un tel cas, elles accélèrent. Je ne crois pas que le long d'un fil conducteur parfait, il y ait une accélération. C'est pourquoi je préfère un montage horizontal.

    Qu'en penses-tu?
    Le monde se divise en 10 : ceux qui connaissent le code binaire et ceux qui ne le connaissent pas.

  28. #23
    SunnySky

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par b@z66
    Générateur seul:
    Evidemment qu'il y a plus de charge sur une borne que sur l'autre: c'est l'origine même de la tension.

    Montage avec condo:
    Par contre, à la situation d'équilibre électrostatique, on a pas une modification notable de la densité d'électrons le long du circuit. Les seuls endroits où il y a une modification de densité sont sur les surfaces des armatures du condo où on retrouve effectivement les charges à l'origine de la tension observée à ses bornes. Mais encore, il s'agit seulement d'une densité de charges surfaciques qui en espace occupé reste très faible par rapport au volume du restant du circuit.
    D'une part, tu dis qu'avec un générateur seul, il y a une différence de densité.

    D'autre part, avec un condensateur, il n'y a pas de modification de densité le long du circuit.

    Dois-je conclure que la différence de densité créée par le générateur se répercute sur tout le circuit? Autrement dit, que la densité d'électrons de tous les points reliés par des conducteurs au pôle positif ont une densité constante différente de la densité des points reliés au pôle négatif?
    Le monde se divise en 10 : ceux qui connaissent le code binaire et ceux qui ne le connaissent pas.

  29. #24
    b@z66

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par SunnySky
    J'avoue que j'ai tourné les coins ronds un peu. Par conducteur, je sous-entendais "conducteur parfait", donc R=0. Évidemment, si R=0, la différence de potentiel (=RI) est nulle. Et je ne suis alors pas en électrostatique.

    La différence de potentiel fournie par la pile est alors retrouvée intégralement aux bornes de l'appareil (ou des appareils) alimentés.

    Mais ce n'est qu'un détail. Ce qui m'agaçait, c'était l'accélération. Dans l'analogie proposée, les billes tombaient sous l'effet de la gravité. Dans un tel cas, elles accélèrent. Je ne crois pas que le long d'un fil conducteur parfait, il y ait une accélération. C'est pourquoi je préfère un montage horizontal.

    Qu'en penses-tu?

    Dans ce contexte où R=0, effectivement je suis d'accord avec toi, le champs électrique est nul (sinon cela impliquerai un courant infini). La valeur du courant étant déterminé par les portions de circuit ayant une résistance non nulle. L'analogie de l'accélération subie par des billes dans un champs de gravité est donc éffectivement fausse pour des portions de circuit où le champ électrique est nul (ou quasiment car une résistance vraiment nulle est impossible à atteindre) puisqu'il n'y a pas d'accélération pour compenser l'effet résistif. Ces portions de circuit se contentent de transmettre le courant qui est fixé par les autres éléments (capa, résistances, diodes...). C'est ce que l'on remarque bien par l'étude d'un montage électronique: on se fiche complètement des interconnexions excéptés pour la loi des noeuds. Dernier point, la présence d'un champ électrique qui se manifeste dans les autres élèments du circuit (autres que les interconnexions) se répartit telle sorte que l'on retouve bien la tension du générateur grâce à la loi des mailles.

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  31. #25
    b@z66

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par SunnySky
    D'une part, tu dis qu'avec un générateur seul, il y a une différence de densité.

    D'autre part, avec un condensateur, il n'y a pas de modification de densité le long du circuit.

    Dois-je conclure que la différence de densité créée par le générateur se répercute sur tout le circuit? Autrement dit, que la densité d'électrons de tous les points reliés par des conducteurs au pôle positif ont une densité constante différente de la densité des points reliés au pôle négatif?
    Je répondrai à tes questions négativement. Ce qui se passe c'est que la densité de charge "à l'intèrieur" d'un conducteur (non chargé tel une interconnexion) reste la même qu'il y ait un courant qui passe ou non. Dans le cas où on utilise un condensateur dans un montage, la densité de charge reste la même "le long du circuit"(courant ou non). Ce qui change, c'est "aux extrémités" du circuit(sur les armatures du condo dans ce cas particulier). Ce qu'il faut bien voir, c'est que cet excédent de charge se répartit davantage sur une surface (celle externe des armatures) que dans un véritable volume. C'est pour cela que je dis que la densité d'électrons "dans" un conducteur reste la même, ce qui n'implique rien pour ce qui est de la répartition "en surface" (externe pour être précis).
    Dernière modification par b@z66 ; 22/04/2006 à 14h18.

  32. #26
    curieuxdenature

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Bonjour SunnySky et tous

    en fait les analogies avec le monde macroscopique ne sont pas tout à fait inutiles dans le sens où elles permettent de mieux saisir le concept.

    Par exemple, pour reprendre ce qui te coince dans celle de la gravité, il faut se mettre en tête qu'une force, qu'elle soit d'origine electrique, gravifique, de friction (si on peut appeler ça une force), etc.. est génératrice d'accelération.

    Ce qui produit l'echauffement de la bille qui est brutalement stoppée dans sa chute est bien une décélération. Son énergie cinétique se transforme en chaleur.
    Dans une résistance electrique, ce qui produit l'échauffement c'est la décélération des électrons dans le matériau resistif. Leur énergie cinétique se transforme en chaleur. On saute le mécanisme mais on garde le résultat.

    Toutes les forces sont similaires dans leurs résultats selon l'équation F = M * Acc
    et les énergies selon E = 1/2 M * v2

    Pour te montrer jusqu'où va la méthode pédagogique de ces comparaisons, je te propose d'examiner ces 2 schémas:

    on pourrait appeler ça l'electronique pour les nuls, mais ça fonctionne.
    Images attachées Images attachées
    L'electronique, c'est fantastique.

  33. #27
    rapporteur

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par b@z66
    Je répondrai à tes questions négativement. Ce qui se passe c'est que la densité de charge "à l'intèrieur" d'un conducteur (non chargé tel une interconnexion) reste la même qu'il y ait un courant qui passe ou non. Dans le cas où on utilise un condensateur dans un montage, la densité de charge reste la même "le long du circuit"(courant ou non). Ce qui change, c'est "aux extrémités" du circuit(sur les armatures du condo dans ce cas particulier). Ce qu'il faut bien voir, c'est que cet excédent de charge se répartit davantage sur une surface (celle externe des armatures) que dans un véritable volume. C'est pour cela que je dis que la densité d'électrons "dans" un conducteur reste la même, ce qui n'implique rien pour ce qui est de la répartition "en surface" (externe pour être précis).
    Rebonjour
    En fait je ne sais pas si on est en train de dire la même chose ou pas. Ce que je pense se traduit ainsi
    Je prends un circuit quelconque formé pour simplifier de lampes de résistances et d'un interrupteur ouvert.
    Alors tous les points qui sont d'un même coté de l'interrupteur sont au même potentiel et pour peu que leur géométrie soit la même ils auront la même densité de charge; et pareillement de l'autre côté de l'interrupteur dont tous les points seront a un même potentiel différent du premier.
    Quand on ferme le circuit les électrons vont circuler de sorte que la chute de potentiel aux bornes de l'interrupteur s'annule. Il va se créer un nouvel état d'équilibre donc une nouvelle densité d'électrons de sorte qu'une nouvelle répartition du potentiel se crée en fonction des composants du circuit; cette répartition d'électrons sera telle que leur densité décroisse du pole moins qu pole plus à l'extérieur du générateur;cette répartition est sans doute superficielle j'en suis d'accord.
    Quant aux électrons de conduction qui sont dans leur quasi totalité dans le volume des conducteurs, leur répartition est partout la même si la géométrie est la même, car le débit (l'intensité) est le même partout.
    Es-tu d'accord avec ces affirmations
    A bientot
    J'en apprends de bonnes tous les jours

  34. #28
    SunnySky

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par curieuxdenature
    Bonjour SunnySky et tous

    en fait les analogies avec le monde macroscopique ne sont pas tout à fait inutiles dans le sens où elles permettent de mieux saisir le concept.

    ...

    Pour te montrer jusqu'où va la méthode pédagogique de ces comparaisons, je te propose d'examiner ces 2 schémas:

    on pourrait appeler ça l'electronique pour les nuls, mais ça fonctionne.
    Salut à toi aussi, curieuxdenature!

    Je suis tout à fait d'accord avec toi en ce qui concerne les analogies, elles sont très utiles. Cependant, il faut respecter les domaines de validité. Une analogie ne reproduit pas toujours excatement toutes les subtilités de la situation initiale.

    Par exemple, l'analogie des billes qui tombent. Elles accélèrent nécessairement. Leur vitesse n'est pas constante. Je crois que ce n'est pas représentatif du comportement des électrons dans un fil.

    Par contre...

    Tes schémas m'ont fait réfléchir plus longtemps sur l'accélération gravitationnelle. Et j'ai compris quelque chose: dans un tuyau qui empêche l'arrivée d'air, il ne peut y avoir d'accélération même s'il est vertical. L'analogie est donc parfaitement valide même si le circuit est vertical. Je retire donc ma proposition de tout placer horizontalement puisque c'est inutile.

    L'accélération est impossible dans le tuyau car, contrairement à un écoulement dans l'air libre, le diamètre de la colonne d'eau ne peut changer (à cause du tuyau). Comme le débit est constant et que D=A*v (D=débit, A=surface de la section et v=vitesse), nécessairement, si A et D sont constants, v l'est aussi. L'analogie est aussi intéressante car elle "prédit" que si une section de tuyau a un diamètre plus faible, le vitesse des particules sera plus grande qu'ailleurs dans le circuit, ce qui peut augmenter la friction, le chauffage, etc. ce qui se produit aussi en électricité.

    Je continue à en apprendre... mais il me reste encore un pêu de réflexion à faire.

    Merci du temps que tu nous consacres!
    Le monde se divise en 10 : ceux qui connaissent le code binaire et ceux qui ne le connaissent pas.

  35. #29
    curieuxdenature

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par SunnySky
    Salut à toi aussi, curieuxdenature!

    Je suis tout à fait d'accord avec toi en ce qui concerne les analogies, elles sont très utiles. Cependant, il faut respecter les domaines de validité. Une analogie ne reproduit pas toujours excatement toutes les subtilités de la situation initiale.

    Par exemple, l'analogie des billes qui tombent. Elles accélèrent nécessairement. Leur vitesse n'est pas constante. Je crois que ce n'est pas représentatif du comportement des électrons dans un fil.
    Bonjour SunnySky

    c'est clair que cela va de soi, ce ne sont que des comparaisons. En allant plus loin on voit bien que la relativité d'echelle n'a pas de sens, par exemple, l'analogie du système solaire pour représenter l'atome en est une qui induit plus en erreur qu'autre chose.
    Il faut donc être prudent, sinon on fabrique des "théoriciens" qui ont une vision de la physique tellement simpliste ou fausse qu'ils sont tout étonnés de s'entendre dire un jour qu'ils ont perdus les pédales...

    Quand on dit analogies, on ne dit pas égalités mais plutot similitudes ou comparaisons. Ce ne sont même pas des équivalences. Mals perçues, les analogies forgent des gens qui pensent que la seule force de l'univers est d'origine electromagnétique, j'en connais.
    L'electronique, c'est fantastique.

  36. #30
    b@z66

    Re : Calcul du potentiel électrique

    Citation Envoyé par rapporteur
    Rebonjour
    En fait je ne sais pas si on est en train de dire la même chose ou pas. Ce que je pense se traduit ainsi
    Je prends un circuit quelconque formé pour simplifier de lampes de résistances et d'un interrupteur ouvert.
    Alors tous les points qui sont d'un même coté de l'interrupteur sont au même potentiel et pour peu que leur géométrie soit la même ils auront la même densité de charge; et pareillement de l'autre côté de l'interrupteur dont tous les points seront a un même potentiel différent du premier.
    Quand on ferme le circuit les électrons vont circuler de sorte que la chute de potentiel aux bornes de l'interrupteur s'annule. Il va se créer un nouvel état d'équilibre donc une nouvelle densité d'électrons de sorte qu'une nouvelle répartition du potentiel se crée en fonction des composants du circuit; cette répartition d'électrons sera telle que leur densité décroisse du pole moins qu pole plus à l'extérieur du générateur;cette répartition est sans doute superficielle j'en suis d'accord.
    Quant aux électrons de conduction qui sont dans leur quasi totalité dans le volume des conducteurs, leur répartition est partout la même si la géométrie est la même, car le débit (l'intensité) est le même partout.
    Es-tu d'accord avec ces affirmations
    A bientot
    Je suis d'accord avec toi, dans le cas où l'interrupteur est ouvert, on peut considérer l'effet capacitif global du circuit: chaque portion de circuit de part et d'autre de l'interrupteur se comporte comme les armatures d'un condensateur. On peut donc effectivement retrouver une densité de charge surfacique sur chaque portion de circuit mais cette densité va elle même dépendre de la forme du circuit, des éléments du circuit en regard (expression géométrique de la capacité). Cette densité de charge doit toutefois rester faible étant donné qu'une telle capacité globale obtenu "accidentellement" reste très petite devant celles vraiment voulues et obtenues dans des composants comme les condensateurs. A noter, qu'il est sans doute plus prévisible de trouver une densité de charge surfacique plus importante au niveau de l'interrupteur étant donné que l'effet capacitif y est sans doute aussi plus important.
    Quand on ferme l'interrupteur, la disposition du potentiel change le long d'un circuit mais la diposition géométrique du circuit reste le même (excepté au niveau de l'interrupteur), on retrouve donc toujours un effet capacitif entre diverses parties du circuit, ce qui explique que la densité surfacique existe toujours mais est modifiée (car la répartion du potentiel est modifiée).
    Par contre, je ne suis pas d'accord sur le fait que la densité d'électrons "dans" le conducteur dépend de la géométrie, elle dépend selon moi seulement de la nature du conducteur (cuivre, fer, étain...).
    Dernière modification par b@z66 ; 23/04/2006 à 12h23.

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