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Physique dans une inductance



  1. #1
    b@z66

    Physique dans une inductance


    ------

    Salut tous le monde,

    J'ai une petite question qui pourrait relever de l'électronique mais comme elle concerne davantage le fonctionnement physique, je la met ici.
    Voilà, cela fait déjà quelques temps qu'une question me taraude sur le principe de fonctionnement d'une inductance. Quels sont les forces en présence dans une inductance parcourue par un courant (en cela j'entend f.e.m. et f.c.e.m) et l'ordre de grandeur du champ électrique qui la parcourt. J'ai déjà un peu une idée mais j'aimerai avoir celles d'autres personnes qui s'y connaissent pour valider ma réflexion. J'attend avec impatience quelques réponses.

    Merci.

    -----

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  3. #2
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Je précise ma question vu que personne apparement ne sait ou ne peut y répondre. Prenons le cas d'une inductance reliée à une source électrique de tension alternative. Quels sont les forces mis en jeu dans l'inductance et le champ électrique y régnant?

    Autre cas de figure qui m'interpelle: celui de l'inductance que constitue le secondaire d'un transformateur en circuit ouvert. Merci pour vos réponses.


  4. #3
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Y a quelqu'un qui saurait me répondre s'il vous plait?

  5. #4
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Vu que personne ne sait m'expliquer le fonctionnement d'une inductance, je vais simplement vous demander si mon raisonnement (qui indiquerai que le champ électrique dans une inductance est nul (ou quasi nul)) est bon.
    Il m'est apparu qu'en faisant l'intégrale du champ électrique provenant de la loi de Maxwell-Faraday dans une inductance, comme on le fait habituellement en électrostatique, cela donnait une tension opposé à celle auquelle je m'attendais (u=-Ldi/dt). Après pas mal de réflexion et en appliquant un principe que j'ai vu utilisé pour les résistances, je me suis dis que cette tension pouvait en fait être une f.c.e.m. et que pour respecter à la loi de la dynamique appliqué aux électrons(somme des forces=0), il devait exister une f.e.m. opposé à la précédente et que c'était celle ci qui apparaissait dans la formule de l'inductance. Ce qui me choque par contre est le fait que cette f.e.m. doit trouver sa source par exemple dans un champ électrique provenant d'une source de tension extèrieure à l'inductance. En conséquence, le champ électrique de la source de tension compenserait parfaitement le champ électrique provenant de l'induction: cela signifierait alors que le champ électrique serait globalement nul dans une inductance et que la tension à ses bornes devrait alors être considérée comme nulle. D'où le problème que je me pose. Est ce que je fais une grosse faute?

    Dernière modification par b@z66 ; 03/05/2006 à 20h46.

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

    Re : Physique dans une inductance

    Bonjour
    Puisque tu fais l'analogie avec une résistance, quelles sont les forces ou les champs que tu comptabilises dans ce cas là ?
    A bientot
    J'en apprends de bonnes tous les jours

  8. #6
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par rapporteur
    Bonjour
    Puisque tu fais l'analogie avec une résistance, quelles sont les forces ou les champs que tu comptabilises dans ce cas là ?
    A bientot
    Dans le cas d'une résistance, les forces en jeu sont d'un coté celle de frottement "visqueux" liés au collision des électrons contre les ions du réseau et d'un autre coté celle électrique provenant de la tension appliquée à la résistance. Dans ce cas là, la signification de la tension est précise puisqu'il s'agit de l'intégrale du champ électrique(une seule force) le long de la résistance. Ce qui me dérange dans le cas de l'inductance proviendrait du fait que le champ électrique aurait son origine (selon mon raisonnement) dans les deux forces appliquées dans l'inductance (une appliquée extèrieurement et une autre interne d'induction). Les deux se compensant, le champ électrique global serait nul et il n'y aurait pas de différence de potentiel entre les bornes de l'inductance.
    Mon raisonnement est-il faux?

    Dernière modification par b@z66 ; 03/05/2006 à 21h59.

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  10. #7
    rapporteur

    Re : Physique dans une inductance

    Rebonjour
    A mon avis oui il est faux. La somme algébrique des 2 champs doit équilibrer la force visqueuse qui est toujours là. C'est pour ça que je t'ai posé la question de la résistance. Pourquoi ici n'en tiens-tu pas compte ?
    A bientot
    J'en apprends de bonnes tous les jours

  11. #8
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Dans le cas d'une inductance, on m'a habitué à considérer que la résistance est nulle ou vraiment très faible dans sa modélisation: on n'en prend pas compte dans la symbolique ou dans le calcul faisant intervenir des inductances (autrement que comme un effet parasite). Et même si on prend en compte la force de frottement visqueux dans son conducteur dont la conductivité est très grande, cela me paraît bizarre qu'elle compte réellement dans le bilan des forces face aux champs électriques mis en jeu sinon.
    Penses tu que cela puisse compter dans le raisonnement?
    Dernière modification par b@z66 ; 03/05/2006 à 22h26.

  12. #9
    rapporteur

    Re : Physique dans une inductance

    Rebonjour
    Oui tout compte fait tu as raison ce n'est pas ça qui permet de donner une explication; je crois cependant qu'il faudrait essayer de comparer plusieurs situations et essayer pour chacune d'en tirer un conclusion puis généraliser.
    Le cas d'un régime transitoire alimenté par une tension continue
    Le cas d'un régime alternatif
    D'autre part sous quelle forme se conserve l'énergie emmagasinée par une bobine.
    D'autre part si effectivement la bobine a une résistance très faible, en général elle est en série avec une résistance et il y a une régulation du débit qui est assurée par tous les éléments en présence.
    Je pense que tu peux avoir des informations supplémentaires si tu regardes la modélisation d'un transformateur.
    A bientot
    J'en apprends de bonnes tous les jours

  13. #10
    gatsu

    Re : Physique dans une inductance

    Bonjour,

    Il me semble que l'inductance en elle même est une quantité qui peut être définie autrement que par des considérations électrocinétiques.
    De manière générale, si tu disposes de 2 circuits (1) et (2) parcourus respectivement par les courants et alors un "théorème" de magnétostatique -dont je ne me rappelle plus la démonstration (honte à moi)- te dit que " le flux du champ magnétique crée par le courant du circuit (2) au travers du circuit (1) s'écrit
    De même le flux du champ d'induction magnétique crée par le courant au travers du circuit (2) est donné par .
    On peut ensuite montrer que
    Et est alors appelée inductance mutuelle.
    De maniere générale le champ crée par le courant circulant dans un circuit peut a priori traverser ce même circuit (celui qui l'a crée) on peut alors untiliser la même relation que précédemment qui donne pour le circuit (1) par exemple
    On note alors et est alors appelée l'auto inductance (ou self inductance) du circuit et on a alors dans le cas général .
    Ensuite la loi de lenz nous dit qualitativement qu'un circuit tend à s'opposer à une variation du champ magnétique qui traverse la boucle qu'il forme.
    Ce qui se traduit quantitativement en donnant la "force électromotrice"
    avec si il n'y a pas de deuxieme circuit à considérérer.
    Dans ce cas on retrouve alors si on suppose comme une grandeur indépendante du temps.
    Fondamentalement, la relation qui donne vient des équations de Maxwell (et provient d'un point de vue plus fondamental de l'antisymétrie du tenseur électromagnétique de Maxwell) mais on peut "toucher du doigt" ce qu'il se passe physiquement en allant regarder sur google des cours/expériences sur les rails de Laplace.

    P.S 1: La façon dont j'ai introduit les inductances self et mutuelle est tres brute de pomme et je tiens donc à préciser que je ne me rappelle plus sous quelles hypotheses physiques ces relations sont obtenues par conséquent je ne connais par leur domaine de validité même si a priori ça marche tout le temps (il me semble) en électrocinétique avec des solénoides etc...

    P.S 2: Je m'excuse d'avance si j'ai dit des choses que tu savais déjà ou si j'ai répondu completement à coté (je ne sais pas jusqu'ou vont tes connaissances en électromagnétisme).
    Dans ce cas b@z66 pourrais tu repréciser le point physique que tu as du mal à cerner.

  14. #11
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par gatsu
    Ensuite la loi de lenz nous dit qualitativement qu'un circuit tend à s'opposer à une variation du champ magnétique qui traverse la boucle qu'il forme.
    Ce qui se traduit quantitativement en donnant la "force électromotrice"
    avec si il n'y a pas de deuxieme circuit à considérérer.
    Dans ce cas on retrouve alors si on suppose comme une grandeur indépendante du temps.
    Fondamentalement, la relation qui donne vient des équations de Maxwell (et provient d'un point de vue plus fondamental de l'antisymétrie du tenseur électromagnétique de Maxwell) mais on peut "toucher du doigt" ce qu'il se passe physiquement en allant regarder sur google des cours/expériences sur les rails de Laplace.

    P.S 1: La façon dont j'ai introduit les inductances self et mutuelle est tres brute de pomme et je tiens donc à préciser que je ne me rappelle plus sous quelles hypotheses physiques ces relations sont obtenues par conséquent je ne connais par leur domaine de validité même si a priori ça marche tout le temps (il me semble) en électrocinétique avec des solénoides etc...

    P.S 2: Je m'excuse d'avance si j'ai dit des choses que tu savais déjà ou si j'ai répondu completement à coté (je ne sais pas jusqu'ou vont tes connaissances en électromagnétisme).
    Dans ce cas b@z66 pourrais tu repréciser le point physique que tu as du mal à cerner.
    Je suis d'accord avec toi jusque là même si je n'ai pas beaucoup utilisé le tenseur de Maxwell (bien que j'ai vu sa détermination en m'intéressant à la RR), mon niveau en électromagnétisme est correct. Ce qui me dérange est le signe de la force électromotice que tu donne:
    avec . Je n'ai jamais eu d'explication claire sur le lien que l'on peut faire entre son signe(signe moins) et celui qui apparait dans la formule du comportement "normal d'une inductance" en électronique (signe plus).

    J'ai pensé, dans un premier cas (celui d'une inductance propre reliée à une source de tension),que cette inversion de signe pouvait simplement provenir de la loi de la dynamique qui impliquerait deux forces opposés s'appliquant sur les électrons(une d'induction, celle de Lenz et une autre appliquée par la tension aux bornes de l'inductance). Mais alors, si les deux forces ont une origine électrique, c'est selon moi que le champ électrique serait globalement nul dans l'inductance et en conséquence, il n'y aurait pas de différence de potentiel aux bornes de l'inductance au sens qu'on l'entend avec l'intégrale du champ électrique.

    J'ai aussi un autre cas faisant intervenir ici les inductances mutuelles, celui du secondaire d'un transformateur en circuit ouvert. Je pense qu'il doit exister un champ électrique au secondaire induit par le courant circulant au primaire. Les électrons du secondaire doivent donc subir une force électrique dans ce cas là mais comme le courant ne peut circuler(secondaire ouvert), il doit y avoir une autre force qui doit se créer dans le secondaire pour compenser la première force qui est induite. J'aimerai savoir comment pourrait se créer une telle force supplémentaire: est ce que cela pourrait provenir d'une polarisation du secondaire à cause d'une différention de la densité de charge en fonction de la position sur le secondaire ou alors d'une sorte de "compression" des charges qui communiquerai cette immobilité à l'ensemble des électrons du secondaires.
    Mon interprétation est peut être fausse? Y voit tu une erreur?
    Dernière modification par b@z66 ; 03/05/2006 à 23h24.

  15. #12
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    J'ai encore un autre cas encore: celui du secondaire d'un transformateur fermé sur une résistance. En considérant que la résistance n'est pas "interne" au secondaire mais "branché" au secondaire. Le courant qui circulerait dans l'intégrité du secondaire dépendrait de la résistance qui lui est branché mais comme dans le bobinage du secondaire, il n'y a tout d'abord qu'une force électrique induite par le primaire qui s'applique(pas de résistance interne au bobinage), c'est que la force résistive s'y retrouve communiqué à partir de la résistance qui lui est branché, d'une manière particulière qui m'échappe, pour obtenir l'équilibre des forces. De quelle façon pourrait se communiquer cette force?

    Dernière modification par b@z66 ; 03/05/2006 à 23h39.

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  17. #13
    gatsu

    Re : Physique dans une inductance

    La différence de signe entre le que je t'ai donné et le "habituel en electrocinetique" est dû au fait que, en convention récépteur (lorsqu'on considère la puissance reçue par l'élement conducteur) on a de maniere tres générale (où U est dirigé alors dans la direction opposée à celle du courant) où par définition (comme tu l'as trouvé d'ailleurs).
    Quand il n'y a pas de résistance on a

  18. #14
    Xavier35

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par b@z66
    J'ai aussi un autre cas faisant intervenir ici les inductances mutuelles, celui du secondaire d'un transformateur en circuit ouvert. Je pense qu'il doit exister un champ électrique au secondaire induit par le courant circulant au primaire. Les électrons du secondaire doivent donc subir une force électrique dans ce cas là mais comme le courant ne peut circuler(secondaire ouvert), il doit y avoir une autre force qui doit se créer dans le secondaire pour compenser la première force qui est induite.
    Quand le secondaire est ouvert, comme tu l'a dis, il n'est parcouru par aucun courant. Il n'a donc aucune influence sur le primaire (pas de courant, pas de champ magnétique). Le transfo complet peux donc etre considéré comme une self composé uniquement du primaire et de la carcasse.
    Pourquoi veux tu qu'il y ai une force???

  19. #15
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par Xavier35
    Quand le secondaire est ouvert, comme tu l'a dis, il n'est parcouru par aucun courant. Il n'a donc aucune influence sur le primaire (pas de courant, pas de champ magnétique). Le transfo complet peux donc etre considéré comme une self composé uniquement du primaire et de la carcasse.
    Pourquoi veux tu qu'il y ai une force???
    Tout simplement parce que le primaire (si on considére le primaire relié à une source de tension) peut induire un champ électrique au secondaire et comme le secondaire contient des électrons, ces électrons doivent subir une force électrique qui devraient les accélérer mais comme le courant reste globalement nul (au secondaire), c'est qu'une autre force opposé doit apparaître.

  20. #16
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par gatsu
    La différence de signe entre le que je t'ai donné et le "habituel en electrocinetique" est dû au fait que, en convention récépteur (lorsqu'on considère la puissance reçue par l'élement conducteur) on a de maniere tres générale (où U est dirigé alors dans la direction opposée à celle du courant) où par définition (comme tu l'as trouvé d'ailleurs).
    Quand il n'y a pas de résistance on a
    Je suis d'accord avec toi et cela ne contredit pas vraiment mon précédent raisonnement puisque e et u représente le travail des forces (force appliquée pour u et de conversion à partir de l'énergie magnétique pour e) qui s'applique à l'intèrieur des inductances en convention récepteur. Comme au final, le travail fournit par ses forces au charges libres est nul, on en déduit que ces deux forces sont opposées (u=-e): l'une fournit de l'énergie au électrons tandis que l'autre en prend. La somme des forces s'appliquant sur les électrons est bien nulle. Mais ma question n'était pas là. Ma question est: le champ électrique est t'il nul dans une inductance lorsque on lui branche une source de tension? Les deux forces (u et e si tu veux) s'appliquant dans l'inductance étant de nature électrique et opposé selon mon raisonnnement, cela signifierait que le champ électrique qui règnerait dans l'inductance serait nul, de même que la tension que l'on devrait mesurer à ses bornes avec un voltmètre. Dans ce cas là, comment le voltmétre peut il indiqué une valeur non nulle?


    Dernière modification par b@z66 ; 04/05/2006 à 16h05.

  21. #17
    gatsu

    Re : Physique dans une inductance

    Bonjour,

    Dans le message #4 c'est quoi que tu appelles
    loi de la dynamique appliqué aux électrons(somme des forces=0)

    Je croyais que tu branchais une tension alternative à ton inductance d'apres le message #2 ?
    Qu'est ce que j'ai raté ?

  22. #18
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Excuse moi gatsu, si je me suis mal fait comprendre dans mon raisonnement mais le fait que l'on considère la somme des forces s'appliquant sur un éléctron comme quasiment nulle (excuse moi encore si j'ai oublié ce mot la dernière fois) me paraissait évident: de par la très faible masse de l'électron, on considère le terme m.a dans la loi fondamentale de la dynamique (2eme loi de Newton:SumdesF=m.a) comme nul. C'est ce que l'on fait déjà dans le cas de l'étude de la résistance pour des fréquences d'utilisation "normales" (en dessous de la centaine de GHz). J'espère que j'ai pu t'éclairer sur mon raisonement et que tu pourras m'indiquer si tu as une idée sur la façon qu'un voltmètre peut mesurer une tension aux bornes de l'inductance de la situation que je t'ai précédement indiqué alors que pour moi le champ électrique est justement nul dans cette inductance. En tout cas merci pour ta participation.

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  24. #19
    gatsu

    Re : Physique dans une inductance

    Bonjour,

    Ok je vois ce que tu veux dire, mais j'avais pensé à un autre raisonnement pour ton problème.
    Je considère donc que l'on branche une tension alternative (choisie ici sinusoidale) aux bornes d'un solénoide d'inductance et de conducivité .
    Je pense que dans la vision dynamique du syteme on doit retrouver le fait qu'il y a un retard entre la tension imposée et la réponse du solenoide.
    Le champ dans le circuit dû au générateur est donné par

    La loi d'Ohm microscopique nous donne alors la densité de courant par
    On en déduit alors en premiere approximation que l'intensité prend alors la forme:

    Dans l'AEQS (c'est plus simple) le champ d'induction magnétique dans le solenoide est donné en norme par
    Et le flux a pour expression :

    Aussi ,si on calcule la circulation du champ électrique induit par ce champ d'induction magnétique, on trouve:
    En en prenant la partie réelle, on trouve .
    On retrouve bien qu'il y a un déphasage entre la réponse du solénoide et la tension imposée, ce qui est en accord il me semble avec l'expression de l'impédance d'une inductance pure.
    Je n'ai pas utilisé explicitement le PFD mais la masse de l'électron (ou plutot la masse effective dans le conducteur) est contenue dans la conductivité .

    Voilà, je ne sais pas si ça répond à ta question et à dire vrai mon raisonnement est peut etre faut....j'attends donc vos remarques

  25. #20
    curieuxdenature

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par b@z66
    Tout simplement parce que le primaire (si on considére le primaire relié à une source de tension) peut induire un champ électrique au secondaire et comme le secondaire contient des électrons, ces électrons doivent subir une force électrique qui devraient les accélérer mais comme le courant reste globalement nul (au secondaire), c'est qu'une autre force opposé doit apparaître.
    Bonjour B@z66

    je prend le coche en route et j'ai un peu de mal à comprendre ce qui coince.
    Comme l'a dis Xavier ce n'est pas une force qui est en jeu mais une resistance, celle de l'air en l'occurence, puisque le circuit est ouvert.

    Par contre, en branchant ton voltmètre, tu fermes le circuit et la resistance n'est plus infinie, un courant très faible circule dans le voltmètre.
    Ce courant est reporté sur le primaire par le truchement du rapport diviseur ou multiplicateur selon les spires primaire/secondaire.

    Plus simplement, dans un transfo de rapport 1/1, c'est un transfo d'isolement, si tu charges le secondaire avec un resistance R, c'est quasi exactement comme si tu n'avais pas de transfo.
    A vide, le transfo se comporte comme une resistance R de valeur très élevée, tu connais la formule, Z = L * 2 * Pi * Fréq.

    une A.N. : inductances primaire et secondaire de 20 Henry, fréquence de 50 Hz, tension 220 V, = impédance de 6283 ohms, donc courant négligeable à vide, ici = 35 mA, ce qui est faible devant les 1 ou 2 Ampères qu'il est susceptible de fournir en charge maxi.
    Si la charge est de 2 A, l'impédance tombe à 110 ohms, l'inductance tombe à 0,35 Henry. La resistance ohmique des fils étant nulle, la charge a une resistance de 110 ohms, c'est elle qui dissipe toute la puissance.

    Voilà, si cela peut t'aider... ce qui est à retenir, c'est que l'inductance diminue avec l'augmentation du courant qui la traverse, ce qui sature le fer du circuit et diminue son coefficient de perméabilité µ.
    Puisque L = µ * n^2 * s / l, si µ diminue L diminue car le nombre de spires, la section, la longueur demeurant constants.
    L'electronique, c'est fantastique.

  26. #21
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par gatsu
    Bonjour,

    Ok je vois ce que tu veux dire, mais j'avais pensé à un autre raisonnement pour ton problème.
    Je considère donc que l'on branche une tension alternative (choisie ici sinusoidale) aux bornes d'un solénoide d'inductance et de conducivité .
    Je pense que dans la vision dynamique du syteme on doit retrouver le fait qu'il y a un retard entre la tension imposée et la réponse du solenoide.
    Le champ dans le circuit dû au générateur est donné par

    La loi d'Ohm microscopique nous donne alors la densité de courant par
    On en déduit alors en premiere approximation que l'intensité prend alors la forme:

    Dans l'AEQS (c'est plus simple) le champ d'induction magnétique dans le solenoide est donné en norme par
    Et le flux a pour expression :

    Aussi ,si on calcule la circulation du champ électrique induit par ce champ d'induction magnétique, on trouve:
    En en prenant la partie réelle, on trouve .
    On retrouve bien qu'il y a un déphasage entre la réponse du solénoide et la tension imposée, ce qui est en accord il me semble avec l'expression de l'impédance d'une inductance pure.
    Je n'ai pas utilisé explicitement le PFD mais la masse de l'électron (ou plutot la masse effective dans le conducteur) est contenue dans la conductivité .

    Voilà, je ne sais pas si ça répond à ta question et à dire vrai mon raisonnement est peut etre faut....j'attends donc vos remarques

    Je suis d'accord avec toi sur le début du raisonnement (J=sigma.E) mais mon cas concernait davantage l'idéalisation que l'on fait courament en électonique (Z=jLw) ou mathématiquement (e=Ldi/dt) où on néglige carrément l'aspect résistif du conducteur pour ne s'intéresser qu'à l'aspect inductif (on fait tendre sigma vers l'infini). Ensuite, à partir du moment où on fait tendre sigma vers l'infini, il est évident (je pense que tu ne devrais pas être en désaccord) que dans le conducteur de l'inductance, il faut que le champ électrique tende vers 0(ton précédent résultat tend d'ailleurs vers ça) pour avoir au final des grandeurs finies. Malgré tout, l'erreur qu'il me semble que tu fait dans ton précédent raisonnement est d'assimiler dés le départ le champ électrique de l'expression J=sigma.E au champ électrique créé par la source de tension alors que je croirai plutot que ce champ électrique à deux origines qui s'additionent au même instant: le champ créé par la source de tension (celle que tu as pris en compte) et le champ électrique créé par l'induction du solenoide. Comme dans mon raisonnement, la somme des deux champs doit s'annuler, il est à mon sens malvenu d'en négliger un puisqu'ils doivent être égaux en valeur absolue. En gros, j'ai l'impression dans ton précédent raisonnenment que tu part du champ résultant de la somme des deux (E(t) qui doit être quasiment nul) pour retrouver l'une de ces deux composantes (le champ d'induction).
    Finalement, le fait que tu me rappele que J=sigma.E appuie dans mon sens de croire que le champ électrique doit quasiment être nul dans le solenoide. D'ailleur, je pense avoir trouver l'explication au fait qu'un voltmétre mesure alors une tension différente de 0: le voltmètre ne mesure pas la circulation du champ électrique dans le solenoide (qui doit être nul entre les bornes) mais la circulation du champ électrique (entre les deux bornes du solenoide) en dehors du solenoide (c'est d'ailleurs comme ça que l'on place le voltmètre !!). Comme on n'est pas en régime stationnaire avec en plus un champ magnétique notable créé, cela explique que la circulation du champ (entre les deux bornes) suivant les contours ne donne pas des résultats identiques. J'aimerai simplement savoir si tu es d'accord avec moi sur ce dernier raisonnement. Merci.

  27. #22
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par curieuxdenature
    Bonjour B@z66

    je prend le coche en route et j'ai un peu de mal à comprendre ce qui coince.
    Comme l'a dis Xavier ce n'est pas une force qui est en jeu mais une resistance, celle de l'air en l'occurence, puisque le circuit est ouvert.
    En physique dès que l'on s'attache au mouvement de certains objets (comme les électrons), tout est question de forces. Enfin la question ne demandait pas pourquoi le courant ne circulait bas dans l'air entre les deux bornes du secondaire mais dans le bobinage du secondaire lui-même (dont on suppose la conductivité infinie), je pense avoir trouver une explication dans le fait que la tension d'induction au secondaire polarise ce bobinage, ce qui crée un champ électrique qui s'oppose en retour alors de lui même au champ qui l'a créé (comme dans une jonction PN), ce qui fait que le courant dans le bobinage du secondaire peut rester nul. Je n'ai pas fait de calcul mais cela me semble plausible.

    Par contre, en branchant ton voltmètre, tu fermes le circuit et la resistance n'est plus infinie, un courant très faible circule dans le voltmètre.
    Je rappele que mes questions concerne plus l'aspect physique pur que l'aspect électronique. Ce qui me dérange c'est que lorque l'on branche une charge au secondaire, l'aspect electromoteur qui tend à augmenter la vitesse des électrons reste localiser dans le bobinage du secondaire tandis que l'aspect résistif lui reste localiser dans la charge(qui n'est pas le bobinage du secondaire lui-même). Les aspects moteurs et freineurs des électrons sont donc apparement localisés dans des portions spatiales différentes du circuit du secondaire or du fait du principe de l'équilibre des forces (somme des forces s'appliquant aux électrons=0)dans le bobinage du secondaire, l'effet freineur de la charge doit se répercuter de façon indirecte dans le bobinage du secondaire pour annuler son effet moteur. Ma question concernait plutôt la façon dont ce ce processus "indirect" se passe.

  28. #23
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par b@z66
    Enfin la question ne demandait pas pourquoi le courant ne circulait bas dans l'air entre les deux bornes du secondaire mais dans le bobinage du secondaire lui-même (dont on suppose la conductivité infinie), je pense avoir trouver une explication dans le fait que la tension d'induction au secondaire polarise ce bobinage, ce qui crée un champ électrique qui s'oppose en retour alors de lui même au champ qui l'a créé (comme dans une jonction PN), ce qui fait que le courant dans le bobinage du secondaire peut rester nul. Je n'ai pas fait de calcul mais cela me semble plausible.
    Tout d'abbord, je m'excuse pour la phrase à rallonge de ma précédente intervention. Autre argument: si J=sigma.E=0 (circuit ouvert) dans le bobinage du secondaire alors E=0 dans ce bobinage, ce qui confirme qu'un champ doit se créer pour s'annuler avec le champ électrique issu de l'induction.

  29. #24
    yahou

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par b@z66
    si J=sigma.E=0 (circuit ouvert) dans le bobinage du secondaire alors E=0 dans ce bobinage, ce qui confirme qu'un champ doit se créer pour s'annuler avec le champ électrique issu de l'induction.
    Si on met sous tension un circuit ouvert, les électrons sont entraînés et vont s'accumuler aux bornes de l'interrupteur, jusqu'à ce que le champ ainsi créé compense le champ imposé (ici par l'induction dans le secondaire).

    En fait l'interrupteur n'est ni plus ni moins qu'un condensateur : deux conducteurs séparés par un isolant. Seulement comme la capacité associée est très faible, il suffit d'accumuler très peu de charges pour créer une tension suffisament intense pour compenser la tension imposée, et c'est quasi-instantané. Du coup on estime en général pas indispensable d'en parler, et on dit simplement que "le courant ne circule pas dans un circuit ouvert".
    Those who believe in telekinetics, raise my hand (Kurt Vonnegut)

  30. Publicité
  31. #25
    gatsu

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par b@z66
    Je suis d'accord avec toi sur le début du raisonnement (J=sigma.E) mais mon cas concernait davantage l'idéalisation que l'on fait courament en électonique (Z=jLw) ou mathématiquement (e=Ldi/dt) où on néglige carrément l'aspect résistif du conducteur pour ne s'intéresser qu'à l'aspect inductif (on fait tendre sigma vers l'infini). Ensuite, à partir du moment où on fait tendre sigma vers l'infini, il est évident (je pense que tu ne devrais pas être en désaccord) que dans le conducteur de l'inductance, il faut que le champ électrique tende vers 0(ton précédent résultat tend d'ailleurs vers ça) pour avoir au final des grandeurs finies. Malgré tout, l'erreur qu'il me semble que tu fait dans ton précédent raisonnement est d'assimiler dés le départ le champ électrique de l'expression J=sigma.E au champ électrique créé par la source de tension alors que je croirai plutot que ce champ électrique à deux origines qui s'additionent au même instant: le champ créé par la source de tension (celle que tu as pris en compte) et le champ électrique créé par l'induction du solenoide. Comme dans mon raisonnement, la somme des deux champs doit s'annuler, il est à mon sens malvenu d'en négliger un puisqu'ils doivent être égaux en valeur absolue. En gros, j'ai l'impression dans ton précédent raisonnenment que tu part du champ résultant de la somme des deux (E(t) qui doit être quasiment nul) pour retrouver l'une de ces deux composantes (le champ d'induction).
    Finalement, le fait que tu me rappele que J=sigma.E appuie dans mon sens de croire que le champ électrique doit quasiment être nul dans le solenoide. D'ailleur, je pense avoir trouver l'explication au fait qu'un voltmétre mesure alors une tension différente de 0: le voltmètre ne mesure pas la circulation du champ électrique dans le solenoide (qui doit être nul entre les bornes) mais la circulation du champ électrique (entre les deux bornes du solenoide) en dehors du solenoide (c'est d'ailleurs comme ça que l'on place le voltmètre !!). Comme on n'est pas en régime stationnaire avec en plus un champ magnétique notable créé, cela explique que la circulation du champ (entre les deux bornes) suivant les contours ne donne pas des résultats identiques. J'aimerai simplement savoir si tu es d'accord avec moi sur ce dernier raisonnement. Merci.
    Je ne suis pas d'accord, si tu t'interresses à la partie physique des choses et pas à la partie électrocinétique tu ne peux pas dire que la conductivité est infinie sinon comment pourrais tu exprimer le courant en fonction du champ appliqué ? C'est surtout ça qui me dérange dans ton raisonnement, c'est que l'on ne peut pas prédire quantitativement la valeur du courant. En effet comme tu le dis dans le cas d'une résistance infinie le champ doit tendre vers zero...mais c'est selon moi une approximation trop contraignante pour résoudre le problème phsiquement. De toute façon il n'y a aucune raison pour que le fait d'utiliser une conductivité non infinie ne conduise pas au bon résultat puisque techniquement à température ambiante une conductivité infinie ça n'existe pas!!
    Ensuite comme tu l'as supposé au début de ton message je n'utilise bien au départ que le champ qui est dû à la source de tension puisque je considère l'expérience à partir de t=0 et apres je regarde ce qu'il se passe. Par conséquent au moment où je branche la source de tension je ne peux pas tenir compte du champ induit dans le solénoide puisqu'il n'existe pas encore.

  32. #26
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par gatsu
    Je ne suis pas d'accord, si tu t'interresses à la partie physique des choses et pas à la partie électrocinétique tu ne peux pas dire que la conductivité est infinie sinon comment pourrais tu exprimer le courant en fonction du champ appliqué ? C'est surtout ça qui me dérange dans ton raisonnement, c'est que l'on ne peut pas prédire quantitativement la valeur du courant. En effet comme tu le dis dans le cas d'une résistance infinie le champ doit tendre vers zero...
    Effectivement, la conductivité n'est jamais infini, de même que le champ électrique pour moi n'est jamais tout à fait nul (n'évoquons pas les supraconducteurs). Le paramètre de la conductivité pourtant n'apparait pas non plus dans la formule u=Ldi/dt et pourtant, on arrive à exprimer la tension en fonction du courant. De même, il existe différent type de conducteurs dont la conductivité peut être croissante d'un matériau à l'autre et rien n'interdit d'étudier le cas où cette conductivité devient de plus en plus grande à moins de se limiter à une valeur de conductivité fixé arbitrairement (si tu as un ordre de grandeur, est-ce que tu peux me l'indiquer?). Petite rectification, c'est dans le cas d'une résistance nulle que le champ doit tendre vers zero...

    Dernier point sur cela, le fait d'avoir sigma "infini" n'implique pas obligatoirement que le courant ne soit pas fini. L'exemple le plus évident étant celui des connexion de résistance nulle d'un circuit d'électronique quelquonque.

    Quantitativement, on pourrai déterminer mais c'est selon moi une approximation trop contraignante pour résoudre le problème phsiquement.
    Quantitativement

    Somme des forces=m.a
    q.Eapp+q.Eind=m.a
    q(Vapp/l)+q(-Ldi/dt/l)=m.a
    m négligeable entraîne
    q.Eapp+q.Eind=m.a=0
    Etotal=Eapp+Eind=0
    Vapp=Ldi/dt

    Eind=champ induit par le flux de B
    Eapp=champ appliqué à l'extèrieur de l'inductance par la source de tension
    l=longueur du bobinage de l'inductance
    Vapp=tension appliquée à l'extèrieur de l'inductance (entre ses bornes)

    Ce qui limite l'augmentation du courant (du à Vapp) n'est pas la résistivité comme dans le cas d'une résistance mais, selon moi, c'est le champ induit lui-même (loi de lenz). C'est de cette façon que l'on obtient selon moi un équilibre stable du courant.

    De toute façon il n'y a aucune raison pour que le fait d'utiliser une conductivité non infinie ne conduise pas au bon résultat puisque techniquement à température ambiante une conductivité infinie ça n'existe pas!!
    Je suis d'accord, mais on est obligé alors de rajouter une résistance en paralléle de l'inductance dans la modélisation du composant.

    Ensuite comme tu l'as supposé au début de ton message je n'utilise bien au départ que le champ qui est dû à la source de tension puisque je considère l'expérience à partir de t=0 et apres je regarde ce qu'il se passe. Par conséquent au moment où je branche la source de tension je ne peux pas tenir compte du champ induit dans le solénoide puisqu'il n'existe pas encore.
    Dans ce cas là, indique moi quantitativement, le temp au bout duquel le champ induit apparait. Dans un modèle continu dans le temps (à la différence du discret), il me semble pour ma part que l'on ne peut pas fixé de durée précise de réaction à moins que l'on considère des phénomènes de propagation mais comme tu l'as indiqué, on peut se limiter au cas de l'ARQS. Enfin la modélisation avec des harmoniques éternelles du type e(jwt) n'implique pas de début ni de fin, il faudrai pour modéliser ces limitations temporelles utiliser des transformées de Laplace d'échelon ou autres.
    Dernière modification par b@z66 ; 08/05/2006 à 11h33.

  33. #27
    curieuxdenature

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par b@z66
    En physique dès que l'on s'attache au mouvement de certains objets (comme les électrons), tout est question de forces. Enfin la question ne demandait pas pourquoi le courant ne circulait bas dans l'air entre les deux bornes du secondaire mais dans le bobinage du secondaire lui-même (dont on suppose la conductivité infinie), je pense avoir trouver une explication dans le fait que la tension d'induction au secondaire polarise ce bobinage, ce qui crée un champ électrique qui s'oppose en retour alors de lui même au champ qui l'a créé (comme dans une jonction PN), ce qui fait que le courant dans le bobinage du secondaire peut rester nul. Je n'ai pas fait de calcul mais cela me semble plausible.



    Je rappele que mes questions concerne plus l'aspect physique pur que l'aspect électronique. Ce qui me dérange c'est que lorque l'on branche une charge au secondaire, l'aspect electromoteur qui tend à augmenter la vitesse des électrons reste localiser dans le bobinage du secondaire tandis que l'aspect résistif lui reste localiser dans la charge(qui n'est pas le bobinage du secondaire lui-même). Les aspects moteurs et freineurs des électrons sont donc apparement localisés dans des portions spatiales différentes du circuit du secondaire or du fait du principe de l'équilibre des forces (somme des forces s'appliquant aux électrons=0)dans le bobinage du secondaire, l'effet freineur de la charge doit se répercuter de façon indirecte dans le bobinage du secondaire pour annuler son effet moteur. Ma question concernait plutôt la façon dont ce ce processus "indirect" se passe.
    Bonjour b@z66

    il y a eu qq réponses entre deux, et voici la mienne.
    Si tu t'interresses à l'aspect physique du problème, il faut bien considérer que la notion de force n'est pas une représentation de la réalité physique mais un artifice de calcul qui permet de rendre compte de l'effet observé.

    On a le même problème avec la gravité de Newton versus la RG.

    J'ai ku une réponse qui parle de l'inter comme d'un condo de faible capacité, c'est il me semble, la meilleure condition pour résoudre le problème.
    On rend compte de l'impédance du circuit par l'équation Z= 1 / L*C*(2*Pi*f)^2
    on n'a donc pas que la bobine, il y a aussi un condo.

    C'est un constat qu'il faut prendre en compte pour interpréter pourquoi le courant ne circule pas au secondaire d'un transfo ouvert.
    La réalité physique, c'est que l'impédance du vide(ou de l'air) est à prendre en compte dans le résultat.

    Sinon, pour des raisons pratiques de calculs, on a effectivement la notion de FCEM, Force contre electro motrice qui est bien utile pour charcuter les moteurs electriques avec leurs champs tournants et autres joyeusetés.

    Je peux me tromper, mais j'estime la notion de force comme une astuce de calcul, pas comme la réalité observée. (de même qu'on pourrait introduire une Force-contre-pression dans le cas d'un circuit d'eau interrompu par un robinet pour expliquer pourquoi l'eau ne circule plus.)
    C'est pour faire avancer le shmilblic.
    L'electronique, c'est fantastique.

  34. #28
    b@z66

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par curieuxdenature
    Bonjour b@z66

    il y a eu qq réponses entre deux, et voici la mienne.
    Si tu t'interresses à l'aspect physique du problème, il faut bien considérer que la notion de force n'est pas une représentation de la réalité physique mais un artifice de calcul qui permet de rendre compte de l'effet observé.

    On a le même problème avec la gravité de Newton versus la RG.
    Je suis tout à fait d'accord sur le fait qu'une force en soit n'existe pas à la différence des effets qu'elle est censée provoquer. Cependant c'est un artifice qui est quand même bien pratique pour retrouver des comportements et expliquer certains phénomènes même si on n'arrive pas à expliquer le pourquoi fondamental du tout. On peut toutefois utiliser ce concept et les principes comme celui de la dynamique qui le suive pour comprendre certains mécanismes. C'est à ça que sert la physique.

    J'ai ku une réponse qui parle de l'inter comme d'un condo de faible capacité, c'est il me semble, la meilleure condition pour résoudre le problème.
    On rend compte de l'impédance du circuit par l'équation Z= 1 / L*C*(2*Pi*f)^2
    on n'a donc pas que la bobine, il y a aussi un condo.
    Je suis aussi d'accord sur cette interprétation qui va aussi dans le sens que j'ai écris quand j'évoquai une polarisation.

    Je peux me tromper, mais j'estime la notion de force comme une astuce de calcul, pas comme la réalité observée. (de même qu'on pourrait introduire une Force-contre-pression dans le cas d'un circuit d'eau interrompu par un robinet pour expliquer pourquoi l'eau ne circule plus.)
    C'est pour faire avancer le shmilblic.
    Je suis moins d'accord là dessus puisque si on supprime le robinet un courant d'eau se crée attestant de la présence d'une force existant indépendemment de celle du robinet.

    Le problème qu'il me reste est de savoir comment un courant peut circuler avec une certaine valeur quand on remplace le circuit ouvert par une résistance. Que devient l'équilibre des forces dans le bobinage du secondaire? La polarisation exsite t'elle toujours?
    Dernière modification par b@z66 ; 08/05/2006 à 14h05.

  35. #29
    curieuxdenature

    Re : Physique dans une inductance

    Salut b@z66
    Citation Envoyé par curieuxdenature
    ...Je peux me tromper, mais j'estime la notion de force comme une astuce de calcul, pas comme la réalité observée. (de même qu'on pourrait introduire une Force-contre-pression dans le cas d'un circuit d'eau interrompu par un robinet pour expliquer pourquoi l'eau ne circule plus.)
    C'est pour faire avancer le shmilblic.
    Citation Envoyé par b@z66
    ...
    Je suis moins d'accord là dessus puisque si on supprime le robinet un courant d'eau se crée attestant de la présence d'une force existant indépendemment de celle du robinet.
    cela va de soi, dans cet exemple la force est la pression au compteur d'eau, la contre-force est celle opposée par le robinet.
    Citation Envoyé par b@z66
    ...Le problème qu'il me reste est de savoir comment un courant peut circuler avec une certaine valeur quand on remplace le circuit ouvert par une résistance. Que devient l'équilibre des forces dans le bobinage du secondaire? La polarisation exsite t'elle toujours?
    Je ne comprend pas, si tu admets l'analogie du robinet, tu comprends la variation du flux d'électrons. Là encore ce n'est pas une force mais une résistance à l'avancement. La conversion est à sens unique, l'energie est dissipée sous forme calorifique.
    Ce n'est pas le cas des allé-retour sans pertes dans le couple self-condo, puisque non resistif.

    Le déphasage tension-courant dans ce couple empêche la circulation des charges vers l'exterieur donc leurs pertes en energie.
    Il y a 2 cas qui le permettent:
    1- un condensateur (en guise d'interrupteur) dimensionné de tel sorte que ses armatures rayonnent dans l'espace, c'est le rôle de l'antenne adaptée à la source emettrice.
    2- une charge resistive dimensionnée de sorte à rayonner de la chaleur dans l'espace.

    Dans les 2 cas on a rayonnement d'ondes electromagnétiques, mais la forme de l'un et de l'autre ne permettent pas de le faire de la même manière, c-à-d dans la même gamme de fréquences.
    Dans le 1er cas, on obtient une faible source radio à 50 Hz, dans l'autre une forte source de rayons infrarouge.
    L'electronique, c'est fantastique.

  36. #30
    gatsu

    Re : Physique dans une inductance

    Citation Envoyé par b@z66
    Somme des forces=m.a
    q.Eapp+q.Eind=m.a
    q(Vapp/l)+q(-Ldi/dt/l)=m.a
    m négligeable entraîne
    q.Eapp+q.Eind=m.a=0
    Etotal=Eapp+Eind=0
    Vapp=Ldi/dt
    Je suis d'accord la tension aux bornes de l'inductance peut être tout à fait égale à la tension appliqué même dans le cas idéal d'une résistance quasi nulle, on a affaire à une résistance dynamique tres supérieure à la résistance interne de la bobine.

    En revanche dans les équations de mouvements ci dessus je les aurais modifié en écrivant que


    Ce qui donne ensuite avec vos notations et en premiere approximation:


    jusque là pas de changement mais ensuite j'aurais dit que est la vitesse de la particule, la section du fil et la densité de porteurs par unité de volume.

    On obtient donc pour les équations de mouvement:


    Ce qui donne donc selon moi, pour une tension imposée directement reliée à une inductance; que l'accélération subie par le porteur est proportionnelle à la tension imposée. Ce qui évite l'écriture d'une pseudo équation d'équilibre des forces qui, paradoxalement si on n'explicite pas ne permettait pas de trouver l'acceleration des porteurs (mais c'est peut être moi qui avait mal compris).

    P.S: j'ai imaginé ici que la densité de porteurs était constante ce qui est bien entendu irrealiste.
    Dernière modification par gatsu ; 08/05/2006 à 17h36.

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