Compréhension du courant dans un circuit

[superkarl]

Bonjour,

Me revoilà, après moultes réfléxions quant à vos réponses à mon dernier sujet, j'ai des interrogations qui subsistent et de nouvelles qui sont apparues.

Voilà, j'ai appris dans un livre de physique qui commençait à expliquer l'électricité par l'électrostatique et du coup pour moi les électrons bougeaient suite à la force électrique, mais du coup ça me pose des problèmes avec le courant dans un circuit.

Considérons un circuit avec une pile reliée à une résistance par deux conducteurs parfaits.

Si la différence de potentiel aux bornes d'une pile s'expliquait par une différence de charges à ses bornes, comme le champ induit par une charge vérifie la loi de Coulomb, le potentiel dans les fils devraient varier avec l'inverse du carré de la distance à la pile, non ? Alors peut-être que le coefficient de permissivité des métaux est très élevé et que ça masque ceci, mais ça me semblerait quand même bizarre. Surtout dans notre modèle de fils conducteurs parfaits, la pile met tout le fil au même potentiel et pas uniquement le point situé à ses bornes.

Donc je ne pense pas que la différence de potentiel aux bornes d'une pile s'explique ainsi.
Autre argument pour dire que le mécanisme d'une FEM n'est pas la force électrique telle que donnée par la loi de Coulomb : aux bornes de nos conducteurs parfaits que sont les fils, la différence de potentiel est nulle. Ce qui implique que pour les électrons qui passent dans ce fil, le travail de la force électrique est égal à 0. Ce n'est donc pas la force électrique qui fait bouger les électrons dans les fils.

Donc le courant dans une circuit avec une FEM n'utilise pas comme mécanisme la différence de charge à ses bornes et la force électrique.

Du moins j'en suis là dans mon raisonnement.

1) Pouvez vous m'éclairer sur le pourquoi du comment de la circulation du courant dans un circuit, car comme vous pouvez le constater, ma compréhension des phénomènes électriques continue de s'enliser au tout début de la théorie (ce qui est particulièrement frustrant - bien sûr je pourrais essayer d'arrêter de comprendre et apprendre uniquement ce dont on a besoin dans la pratique mais ça me gêne)

2) C'est peut-être une question connexe, mais j'en reviens à ma première interrogation dans mon précédent sujet. Je voulais savoir pourquoi on n'arrête pas de dire que si on touche un circuit et la terre, on n'est électrocuté que parce que quelque part dans le quartier, on a relié le transfo à la terre et que du coup on ferme un circuit ? Parce que de mon point de vue, que l'on ferme un circuit via un autre fil à la terre ou que l'on ne ferme pas un circuit, le courant devrait quand même circuler à travers notre corps du fait de la différence de potentiel entre la terre et le circuit, cf le schémas que j'ai fait. C'est peut-être connexe si effectivement ce n'est pas la différence de potentiel qui explique la circulation dans un circuit alors ça rend possible le fait que le courant ne passe pas.


Donc voilà, j'ai réduit à deux questions cette fois^^ Merci à ceux qui m'ont lu
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[calculair]

bonjour,

tu as commencé à lire un bouquin de physique, mais il faut le lire complètement et dans le bon ordre des chapitres. En fait il te faudrait aussi un bon prof pour t'aider.

Je vais essayer de t'apporter quelques notions :

1) Dans un conducteur parfait le champ électrique est nul . En effet la tension au bornes d'un conducteur parfait = 0 comme V = E D comme D est la longueur du conducteur , c'est E =0

2) Pour faire circuler le courant ou les électrons , il faut que le circuit puisse se refermer. Dans le cas du courant distribué par EDF , le neutre est mis à la terre au transformateur. Il suffit donc de toucher 1 fil pour que le circuit puisse se refermer par la terre. Ce n'est plus le cas d'un circuit totalement isolé de la terre.

3) Globalement un élément de circuit contient au 1° ordre toujours le même nombre d'électron. Si il perd des électrons , alors un champ électrique apparait pour qu'il capte les électrons pour combler le déficit d'électrons . C'est ce qui se passe dans tout circuit ou les électrons circulent. Si ce déficit ne peut être comblé, alors cet element de circuit contient un charge électrique Q correspondant à ce déficit tel que Q = CV ou V est la tension qui apparait entre ce circuit et le circuit qui a capté le électrons . Comme les électrons ne circulent plus on entre dans le domaine de l'électrostatique.

[gts2]

aux bornes de nos conducteurs parfaits que sont les fils, la différence de potentiel est nulle. Ce qui implique que pour les électrons qui passent dans ce fil, le travail de la force électrique est égal à 0.

Là on est dans le problème classique de calcul physique : dans un circuit la ddp aux bornes des fils est très petites devant les autres, on la prend donc nulle.
Donc ddp nulle veut pas dire très petite devant les autres et non strictement égal à zéro.

Je voulais savoir pourquoi on n'arrête pas de dire que si on touche un circuit et la terre, on n'est électrocuté que parce que quelque part dans le quartier, on a relié le transfo à la terre et que du coup on ferme un circuit ? Parce que de mon point de vue, que l'on ferme un circuit via un autre fil à la terre ou que l'on ne ferme pas un circuit, le courant devrait quand même circuler à travers notre corps du fait de la différence de potentiel entre la terre et le circuit, cf le schémas que j'ai fait. C'est peut-être connexe si effectivement ce n'est pas la différence de potentiel qui explique la circulation dans un circuit alors ça rend possible le fait que le courant ne passe pas.

Dans le deuxième schéma à droite, le fait de mettre deux fois 0V implique qu'il y ait un fil de court-circuit entre les deux, sinon qu'est ce qui imposerait que les deux points du haut et du bas soient au même potentiel de 0.
On rappelle qu'un potentiel est défini à une constante près et que la seule grandeur qui ait un sens est une ddp.

[superkarl]

Merci à tous les deux pour vos réponses.

1) Dans un conducteur parfait le champ électrique est nul . En effet la tension au bornes d'un conducteur parfait = 0 comme V = E D comme D est la longueur du conducteur , c'est E =0

Oui, voilà, c'est ce que je trouvais dans mon raisonnement, une différence de potentielle nulle donc une force électrique et un champ nuls.
Mais du coup ma question c'est : si ce n'est pas la force électrique qui fait bouger les électrons dans le circuit, alors qu'est-ce que c'est ?

2) Pour faire circuler le courant ou les électrons , il faut que le circuit puisse se refermer. Dans le cas du courant distribué par EDF , le neutre est mis à la terre au transformateur. Il suffit donc de toucher 1 fil pour que le circuit puisse se refermer par la terre. Ce n'est plus le cas d'un circuit totalement isolé de la terre.

Oui mais justement je voudrais comprendre pourquoi il faut que le circuit soit fermé !

3) Globalement un élément de circuit contient au 1° ordre toujours le même nombre d'électron. Si il perd des électrons , alors un champ électrique apparait pour qu'il capte les électrons pour combler le déficit d'électrons . C'est ce qui se passe dans tout circuit ou les électrons circulent. Si ce déficit ne peut être comblé, alors cet element de circuit contient un charge électrique Q correspondant à ce déficit tel que Q = CV ou V est la tension qui apparait entre ce circuit et le circuit qui a capté le électrons . Comme les électrons ne circulent plus on entre dans le domaine de l'électrostatique.

D'accord, merci. Du coup, l'électrostatique est carrément hors-sujet pour comprendre le courant dans un circuit, je me disais bien que je n'allais nulle part !

Là on est dans le problème classique de calcul physique : dans un circuit la ddp aux bornes des fils est très petites devant les autres, on la prend donc nulle.
Donc ddp nulle veut pas dire très petite devant les autres et non strictement égal à zéro.

Oui, on est d'accord, j'ai fait ça pour simplifier, mais de toutes façons ça posait le problème que plus c'est conducteur et moins la force électrique est grande et donc moins ce que j'ai appris en électrostatique sert à expliquer le courant.

Dans le deuxième schéma à droite, le fait de mettre deux fois 0V implique qu'il y ait un fil de court-circuit entre les deux, sinon qu'est ce qui imposerait que les deux points du haut et du bas soient au même potentiel de 0.
On rappelle qu'un potentiel est défini à une constante près et que la seule grandeur qui ait un sens est une ddp.

Oui, pardon, j'avais encore fait ça pour simplifier, mais on pourrait changer un peu la valeur de la terre effectivement et la question de l'électrisation du personnage était encore valide.

Grâce à vous deux, je vois qu'il me manque quelque chose d'autre que l'électrostatique. Alors là, comme ça, étymologiquement je dirais que c'est l'électrodynamique mais à voir la page wikipédia je prie que non^^ en tout cas si quelqu'un peut me confirmer ou a une explication abordable, je reste preneur

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

ça posait le problème que plus c'est conducteur et moins la force électrique est grande

C'est normal, si c'est un bon conducteur le "frottement" est faible et il suffit donc d'une faible force électrique pour compenser le "frottement".

C'est cohérent avec le point de vue "électrostatique", potentiel quasi-constant, donc champ électrique faible.

[antek]

Pour la question liée au schéma, il faut (je suppose ?) remplacer les termes 0 V et 230 V respectivement par neutre et phase.
Une fois cela fait on s'apperçoit que dans le premier terme aucun courant ne traverse l'humain (main à la phase et pieds en l'air . . .) et dans le second un courant le traverse (pieds au neutre).

[superkarl]

C'est normal, si c'est un bon conducteur le "frottement" est faible et il suffit donc d'une faible force électrique pour compenser le "frottement".

C'est cohérent avec le point de vue "électrostatique", potentiel quasi-constant, donc champ électrique faible.

Aaaah oui d'accord c'est moi qui suis bête, j'étais dans l'idée que plus la force était faible, moins les électrons peuvent avancer, OR la force ne sert pas à faire avancer les électrons, elle sert à les faire accélérer, donc en fait oui il faut un champ électrique pour empêcher les électrons de ralentir, mais du coup dans un conducteur parfait hypothétique (ou même un supraconducteur je pense) ce ralentissement n'existant pas, il n'y a pas besoin de force électrique tout court et au contraire c'est s'il y en avait une que ce serait bizarre !

Pour la question liée au schéma, il faut (je suppose ?) remplacer les termes 0 V et 230 V respectivement par neutre et phase.
Une fois cela fait on s'apperçoit que dans le premier terme aucun courant ne traverse l'humain (main à la phase et pieds en l'air . . .) et dans le second un courant le traverse (pieds au neutre).

Oui, mais justement ma question originelle c'était pourquoi faudrait-il que le circuit soit fermé pour que le courant circule ? Parce que l'homme a sa main à un certain potentiel et ses pieds à un autre donc même si ses pieds ne ferment par le circuit, il devrait y avoir une force électrique qui pousse les électrons à le traverser (en évacuant la question de la résistance élevée d'un humain sec).


Bon en tout cas j'ai trouvé le nom de la discipline que je dois étudier pour mieux comprendre : c'est l'électrocinétique (enfin à priori) donc je vais aller lire quelques cours et je reviens

[penthode]

tu trouvera un honnête cours ici

https://f6crp.pagesperso-orange.fr/elec/index.htm

qui a formé au moins deux générations de radio-amateurs aux bases de l'électricité

[calculair]

re bonjour,

en toute rigueur, il n'est pas nécessaire que le circuit soit fermé pour faire circuler le courant, mais cela ne va pas durer longtemps.....d'ou le retour à l'électrostatique...

Imaginons un générateur de tension de 10 000 V avec une Borne reliée à la terre pour avoir une référence de potentiel et une autre en l'air.

Approchons avec un manche isolé une boule non chargée de la borne dite en l'air. Au moment ou cette boule touche la borne , une circulation d'électron se produira pour amener la boule au potentiel de cette borne, puis le courant s'arrêtera .

Si on maintenant on éloigne la boule de la borne en respectant son isolement celle-ci restera au potentiel de la borne par rapport au sol .. C'est devenue un problème d'électrostatique .

On passe vite de l'électrostatique à l'électrodynamique dés que les électrons puissent bouger ou qu'on les bloquent ......