Ondes électromagnétiques en cc

[Rutebeuf]

Bonjour à toutes et tous,

Je me pose une question au sujet des ondes électromagnétiques. Dans un conducteur parcouru par un courant, les électrons de valence (seuls responsables du courant) avancent très lentement au sein du conducteur (de l’ordre du millimètre par seconde dans les cas les plus habituels). Cependant, l’énergie électrique (que l’on associe au signal électrique) n'est pas transportée dans le conducteur, mais dans l'isolant à la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques (vitesse de phase) dans ce milieu diélectrique, soit V = c/n où c est la vitesse des ondes dans le vide et n l’indice de réfraction du milieu diélectrique. Lorsque le conducteur est parcouru par un courant alternatif, l’idée d’une onde électromagnétique cyclique me semble naturelle, mais peut-on imaginer une telle onde lorsque le conducteur est parcouru par un courant continu ? Quelle serait la fréquence d’une telle onde ? Si elle est nulle, il me semble que l’onde électromagnétique associée ne devrait pas exister. Qu’en pensez-vous ? Merci pour votre éclairage.
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[penthode]

hello
une OEM ne peut être créée que par un courant variable

c'est le fondement des équation de MAXWELL

En continu : pas d'onde , juste un champ magnétique .

[Rutebeuf]

Merci à vous, c'est ce que je pensais. J'ai une sous-question à votre réponse. En courant continu, les électrons se mettent-ils en mouvement de proche en proche lorsqu’ils sont soumis à une différence de potentiel (au cas où l’on pourrait imaginer une onde de transport d’énergie), ou se mettent-ils en mouvement simultanément ?

[penthode]

les électrons sont lents
mais le mouvement se transmet à la vitesse de la lumiére (un peu moins dans un fil)

bref , à notre échelle , c'est simultané

[A voir en vidéo sur Futura]

[Rutebeuf]

D'accord, mais pourquoi le mouvement se transmet-il à une vitesse aussi proche de la lumière ? Cela suppose-t-il l'existence d'une onde à l'intérieur du conducteur dont l'origine serait le champ électrique associé aux électrons de valence qui se déplacent ?

[penthode]

le premier électron de valence pousse le suivant et ainsi de suite , comme des billes.

un étude plus approfondie ma titiller la mécaqua

ça n'est pas indispensable pour appréhender le phénomène

[Deedee81]

Salut,

EDIT encore un croisement, c'est mon jour !

Merci à vous, c'est ce que je pensais. J'ai une sous-question à votre réponse. En courant continu, les électrons se mettent-ils en mouvement de proche en proche lorsqu’ils sont soumis à une différence de potentiel (au cas où l’on pourrait imaginer une onde de transport d’énergie), ou se mettent-ils en mouvement simultanément ?

En courant continu ils ne se mettent pas en mouvement, ils sont déjà en mouvement (sinon ce n'est plus continu). Pendant la phase (non continue !) de démarrage, transitoire, la mise en mouvement se fait de proche à une vitesse qui est une fraction de la vitesse de la lumière (c'est très variable, ça dépend si c'est un conducteur massif, un bifilaire, un coaxial, ça dépend de l'impédance et de la capacitance du conducteur. Sujet très difficile dont le cours m'a donné pas mal de fil à retordre : un petit fragment du sujet : https://fr.wikipedia.org/wiki/Ligne_de_transmission )

Pour de très longues lignes coaxiales (par exemple), l"émetteur/source d'alimentation peut très bien débiter plusieurs secondes avant même d'avoir une réaction à l'autre bout ! (j'avais eut ça comme calcul lors d'un examen écrit, hé bien le calcul était pas piqué des vers)

[penthode]

Pour de très longues lignes coaxiales (par exemple), l"émetteur/source d'alimentation peut très bien débiter plusieurs secondes avant même d'avoir une réaction à l'autre bout ! (j'avais eut ça comme calcul lors d'un examen écrit, hé bien le calcul était pas piqué des vers)

pour une ligne terre-lune , au moins !

[Deedee81]

pour une ligne terre-lune , au moins !

Oui, pardon. Il est vrai que j'avais fait une faute de calcul aussi lors de l'examen

Désolé, on parle plutôt de milli voire microsecondes en théorie des lignes.

[penthode]

j'me suis fadé ça aussi !

[f6bes]

. Cependant, l’énergie électrique (que l’on associe au signal électrique) n'est pas transportée dans le conducteur, mais dans l'isolant .

Bjr à toi,
Et ou c'est que t'as vu ça !!!
Donc d'aprés toi l'énergie électrique CIRCULE dans l'isolant.
On se demande pourquoi on fait des lignes éléctriques en métal !

Faut pas s'emballer trop rapidement.
Bonnejournée

[f6bes]

D'accord, mais pourquoi le mouvement se transmet-il à une vitesse aussi proche de la lumière ? Cela suppose-t-il l'existence d'une onde à l'intérieur du conducteur dont l'origine serait le champ électrique associé aux électrons de valence qui se déplacent ?

Remoi, Regarde comment un " choc" (onde) est transmis intantanément.
https://upload.wikimedia.org/wikiped...mation_new.gif
Les électrons sont les billes. Un choc sur le premier et c'est transmis intantanément au dernier.
Ca ne "pousse" par les billes l'une aprés l'autre.
Si le lien ne marche pas essaye: Google " pendule de newton" sur Wikipédia
Bonne journée

[Deedee81]

Et ou c'est que t'as vu ça !!!

Ah, je l'avais pas vu ça (sans jeu de mot ). En effet l'énergie électrique n'est pas transportée dans l'isolant. Même si la partie isolante peut être le siège de champs électriques et magnétiques. Rappelons que les lignes haute-tension n'ont pas d'isolant (autour de la ligne, sur le pilônes si, évidemment) et l'énergie n'est pas transportée par l'air ambiant

[Rutebeuf]

Pourtant, l'air est l'isolant des lignes haute-tension. C'est dans ce milieu que se propagent l'énergie des ondes électromagnétiques générées par le déplacements des électrons libres dans les conducteurs. Y-a-t 'il un lien entre cette vitesse v=c/n (n indice de réfraction de l'air) et la vitesse de propagation de mise en mouvement des électrons de proche en proche, ce qui est différent de la vitesse de dérive des électrons ? Telle est ma question.

[Deedee81]

Pourtant, l'air est l'isolant des lignes haute-tension. C'est dans ce milieu que se propagent l'énergie des ondes électromagnétiques générées par le déplacements des électrons libres dans les conducteurs. Y-a-t 'il un lien entre cette vitesse v=c/n (n indice de réfraction de l'air) et la vitesse de propagation de mise en mouvement des électrons de proche en proche, ce qui est différent de la vitesse de dérive des électrons ? Telle est ma question.

Non, il n'y a pas de lien. Pour ce type de ligne en tout cas. Il peut y avoir une fuite d'énergie dans l'air mais c'est plutôt de type effet Corona et c'est une perte, pas une propagation.

La vitesse de propagation dans le conducteur est plutôt lié la capacitance et l'inductance. C'est un peu comme une suite de pendules qui transmettent une oscillation de proche en proche : la vitesse de propagation est liée aux caractéristiques du pendule et au couplage et souvent bien inférieure à la vitesse du son. Idem ici (mais la vitesse ne saurait dépasser c/n dans le conducteur avec n l'indice de réfraction dans le métal, bien que le conducteur soit généralement opaque aux ondes EM en tout cas dans le domaine de fréquence concerné)

EDIT en plus pour le cas "élémentaire" on n'échappe pas à la mécanique quantique. Le calcul de la propagation d'un électron dans un cristal métallique fait appel à la mécanique quantique. Il y a un exemple simple et très intéressant dans le cours de Feynman. La vitesse de l'électron étant donné par une masse efective. Mais bon, là je déborde sans doute de la question car ici on parle de la vitesse de propagation du signal et non de l'électron, toujours beaucoup plus faible.

[gts2]

Bonjour,

@Rutebeuf pense peut-être au vecteur de Poynting ?

[f6bes]

Pourtant, l'air est l'isolant des lignes haute-tension. C'est dans ce milieu que se propagent l'énergie des ondes électromagnétiques générées par le déplacements des électrons libres dans les conducteurs. Y-a-t 'il un lien entre cette vitesse v=c/ §n (n indice de réfraction de l'air)

Hum , d'aprés toi il faudrait qu'il y ait de l'air ...pour transporter une onde électromagnétique !
Et comment on fait les américains pour COMMUNIQUER avec les astronautes sur la lune !!
Un peu de réflexion.
Bonne journée

[Deedee81]

Hum , d'aprés toi il faudrait qu'il y ait de l'air ...pour transporter une onde électromagnétique !

Je ne crois pas qu'il ait voulu dire ça

[B4lbu]

l’énergie électrique (que l’on associe au signal électrique) n'est pas transportée dans le conducteur, mais dans l'isolant à la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques

Je pense que ce qu'il veut dire, c'est que l'onde électromagnétique se propage en surface du conducteur (et pas dans le conducteur où il n'y a que des ondes évanescentes, et une différence de potentiel toujours nulle au centre du conducteur)

[penthode]

Je pense que ce qu'il veut dire, c'est que l'onde électromagnétique se propage en surface du conducteur (et pas dans le conducteur où il n'y a que des ondes évanescentes, et une différence de potentiel toujours nulle au centre du conducteur)

propos à modérer...
puisqu'on cause de courant continu il n'y a pas d'effet de peau

[B4lbu]

Oups en effet j'ai lu trop vite au temps pour moi !

[FC05]

Tant qu'on y est à tout mélanger, on peut bien dire qu'en continu on émet des ondes.
Par effet joule, le conducteur s'échauffe et émet une partie de son énergie sous forme de photons.

[B4lbu]

Tant qu'on y est à tout mélanger, on peut bien dire qu'en continu on émet des ondes.
Par effet joule, le conducteur s'échauffe et émet une partie de son énergie sous forme de photons.

au branchement de la charge, oui on en émet

[f6bes]

Et pas qu'à cet instant !
Relis ce qu'à ecrit FC05 (...durant TOUT le temps de chauffe...pas qu'au branchement )
Bonne journée

[f6bes]

Je pense que ce qu'il veut dire, c'est que l'onde électromagnétique se propage en surface du conducteur (et pas dans le conducteur où il n'y a que des ondes évanescentes, et une différence de potentiel toujours nulle au centre du conducteur)

Remoi, Une onde éléctromagnétique (forcémùent non générée par du courant continu) n'a PAS besoin d'un "support" pour se propager.
Elle n'a besoin de RIEN pour se "véhiculer", (traverse le vide ,les isolants...... la "viande," etc..)
L'isolant ,ne transporte rien, à la limite....il...subit !
Bonne journée

[Antoane]

Bonjour,

C'est bien dans le milieux diélectrique (vide, air, PTFE, viande, etc.) que se propage l'énergie, là où les champs B et E sont non-nuls.
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...agn%C3%A9tique

On peut faire un joli exercice d'électromag pour démontrer cela dans le cas d'un câble coaxial connectant une source et une charge : on calcule les champs dans le diélectrique et en dehors du câble, puis le vecteur de Poynting partout, puis son flux (i.e. la puissance transmise)... Et on arrive à P=U*I à partir des équations de Maxwell. C'est beaucoup de maths et quelques hypothèses raisonnables, et un joli résultat .

[Deedee81]

Salut,

C'est bien dans le milieux diélectrique (vide, air, PTFE, viande, etc.) que se propage l'énergie, là où les champs B et E sont non-nuls.

Même en courant continu ?

[B4lbu]

En courant continu, les électrons se mettent-ils en mouvement de proche en proche lorsqu’ils sont soumis à une différence de potentiel (au cas où l’on pourrait imaginer une onde de transport d’énergie), ou se mettent-ils en mouvement simultanément ?

Si j'ai bien compris, la question porte sur ce qui se passe pendant le régime transitoire (connexion de la charge, démarrage du réacteur, etc), qui n'est pas du courant continu

[antek]

Même en courant continu ?

Ces champs sont non nuls autour d'un fil parcouru par un courant électrique (si ma mémoire . . .).

[Antoane]

Bonjour,

Même en courant continu ?

Il faudrait reprendre en détail les équations, mais je ne vois a priori pas ce que ça change : les champs B et E sont respectivement orthoradial et radial en ac comme en dc, et la fréquence ne me semble pas intervenir pas dans le reste de la démonstration.
Le champ B dans le fil est non-nul, mais le seul champ E est alors du à la résistivité du conducteur.