éléctricité: nature du "courant"

[jehuty00]

Bonjour, de plus en plus de questions à mesure des réponses. Merci.

L’électricité circule à une vitesse proche de la vitesse de la lumière (selon les milieux). Pourtant, j'ai cru comprendre que les électrons se déplaçaient à une vitesse moindre. Le plus souvent bien inférieure d'ailleurs.

Avant de poser ma question, il convient de schématiser ma représentation, afin d'en corriger les erreurs. Voici donc résumé ce que je sais, ou plutôt que je crois savoir sur le phénomène:

Imaginons un courant électrique qui circule dans une gaine de métal.

Lorsqu'il existe une différence de potentiel entre deux charges, les électrons de ladite gaine sont mis en mouvement. Je ne sais plus dans quel sens d'ailleurs.

D'après ce que j'ai compris, les électrons dits de valence (ou autres selon la grandeur de la tension?) sont arrachés pour circuler par la suite en tant qu’électrons libres d'atomes en atomes, sur l'orbite "prévue à cet effet".
Nous avons donc une chaîne continue d’électrons, tout le long de la gaine, qui circulent en tant qu’électrons libres dans le sens imposé par la différence de potentiel, ce "en sautant" d'atomes en atomes en circulant sur les "orbites" les plus extérieures de ces derniers.
Cependant, dans cette même chaîne les électrons circulent très lentement (même si la vitesse peut augmenter selon les milieux).

Si ce ne sont pas les électrons qui se déplacent vite, qu'est ce qui va à la vitesse de la lumière (quasiment), sinon le fameux courant ?
Donc voilà ma question: De quelle nature est ce courant ? Ce mouvement proche de la vitesse de la lumière ?
Peut-être qu'une autre façon de poser la question serait de demander "ce qui circule" si vite dans le fameux "courant" électrique.

Faut-il le voir comme une onde d'activation, un peu comme une "ola" dans un stade de foot (désolé pour la comparaison...) ?

Ou faut-il le voir comme une énergie qui circule à travers les électrons ? Tel une patate chaude qu'ils se donneraient à tour de rôle ?
Si c'est vrai, et si seulement c'est vrai... Quelle est la nature de cette énergie ?
Doit-on faire un rapprochement avec la lumière elle-même, puisque les vitesses assez équivalentes interpellent en ce sens ! (attention, pour l'instant je ne confonds pas les phénomènes...)

Merci d'avance pour tous ceux qui apporteront les éclaircissements à mes questions, ainsi que les corrections nécessaires.
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[trebor]

Bonjour,
Un peu comme un long train avec tous ses wagons, dès que la machine de traction démarre le dernier wagon fait de même.
C'est pareil pour le mouvement de l'ensemble des électrons dés qu'ils commencent à se déplacer au début de la ligne, ceux au bout de la ligne font de même instantanément, les électrons eux se déplacent lentement d'atome en atome du pôle négatif vers le pôle positif.

[coussin]

Je note également que ce que vous décrivez est un courant continu. En courant alternatif, les électrons ne font que gigoter sans mouvement "net".

[f6bes]

Bsr, Voir là..pendule de newton:
https://www.google.com/url?sa=t&rct=...9nKff8HgQWwEF-
Les boules ne bougent pratiquementt pas ( assimilées aux électrons...... des fainéants!)) et pourtant c'est transmis INSTANTANEMENT jusqu'à la derniére (le "courant") Bonne soirée

[A voir en vidéo sur Futura]

[Garion]

Moi j'aime bien l'anagie des balles de ping pong.
Le tube est plein de balles, je bouge la balle à l'entrée de très peu, ça bouge très vite à la sortie alors que les balles n'ont pas beaucoup bougées.

[stefjm]

Ou analogie du fil dans un tuyau.

[trebor]

Bonjour à tous,
Lorsqu'un fil conducteur ou une résistance s'échauffe, cela est dû à la résistance du conducteur (électrons +/- facile à déplacer) et à l'intensité du courant en ampère qui traverse ce conducteur grâce à la tension appliquée entre les extrémités de ce conducteur.
Lorsqu'il y a un court-circuit, le conducteur ou un fusible peut fondre, cette fusion est-ce dû à l'arrachement de tous les électrons autour des noyaux des atomes ou à autre chose ?

Une analogie qui n'est qu'une image pour ceux qui ne comprenne pas la différence entre la tension en volt et l'intensité en ampère.
La tension c'est comme une pression (tension "V") qu'une pompe exerce sur un tuyau contenant de l'eau (les ampères "A").
La puissance "P" en Watt, c'est le débit d'eau P = V*I.

[stefjm]

Une analogie qui n'est qu'une image pour ceux qui ne comprenne pas la différence entre la tension en volt et l'intensité en ampère.
La tension c'est comme une pression (tension "V") qu'une pompe exerce sur un tuyau contenant de l'eau (les ampères "A").
La puissance "P" en Watt, c'est le débit d'eau P = V*I.

Bof...

électron == eau
Tension == Pression
Courant == Débit
Puissance = Tension*Courant = Pression*Débit

[FC05]

Lorsqu'il y a un court-circuit, le conducteur ou un fusible peut fondre, cette fusion est-ce dû à l'arrachement de tous les électrons autour des noyaux des atomes ou à autre chose ?

Si tu arraches les électrons tu obtiens un plasma, alors c'est bien autre chose, juste que l'apport d'énergie augmente la température ce qui fait fondre le métal comme un glaçon fond dans ta main.

On peut obtenir un plasma si il y a un arc électrique mais ce n'est pas dans un conducteur.

[trebor]

Si tu arraches les électrons tu obtiens un plasma, alors c'est bien autre chose, juste que l'apport d'énergie augmente la température ce qui fait fondre le métal comme un glaçon fond dans ta main.

On peut obtenir un plasma si il y a un arc électrique mais ce n'est pas dans un conducteur.

Merci,
Cet échauffement serait-il plutôt dû à une agitation plus importante des électrons seuls ou de l'atome ?

L'échauffement est-il identique en tension alternative et en continu pour des valeurs de tension et d'intensité identiques à travers un conducteur alors que la fréquence en alternatif déplace les électrons dans des directions opposées, le conducteur devrait chauffer plus, mais sauf erreur il me semble que non ?

Entre les électrodes d'une bougie d'allumage H.T c'est donc un plasma, les électrons sont arrachés aux atomes de l'air séparant les électrodes ?

[stefjm]

L'échauffement est-il identique en tension alternative et en continu pour des valeurs de tension et d'intensité identiques à travers un conducteur alors que la fréquence en alternatif déplace les électrons dans des directions opposées, le conducteur devrait chauffer plus, mais sauf erreur il me semble que non ?

Par définition de la valeur efficace qui provoque le même échauffement que la valeur continue correspondante : OUI.

[Nekama]

Si ce ne sont pas les électrons qui se déplacent vite, qu'est ce qui va à la vitesse de la lumière (quasiment), sinon le fameux courant ?

Le courant se détermine aussi avec la valeur de la vitesse des électrons. Il est donc "lent" : j = n.e.v_ent

Une bonne analogie pour le courant qui circule dans un circuit est la chaîne de vélo. Ce qui se propage à la vitesse de la lumière, ce n'est pas chaque maillon de la chaîne (= électron, plutôt lents) mais le transfert de la force entre la roue arrière (ampoule) et le pédalier (générateur) quand on appuie sur les pédales. C'est presqu'instantané, quelle que soit la vitesse des chaînons d'ailleurs.

[Archi3]

il faut aussi noter que la vitesse individuelle des électrons est bien plus élevée que la vitesse moyenne qui détermine le courant, tout comme la vitesse individuelle des molécules dans l'air est bien plus élevée que la vitesse du vent (elle est de l'ordre de la vitesse du son).
C'est encore compliqué par le fait que les électrons sont dans un état dégénéré où leur vitesse est déterminée par les contraintes du principe d'exclusion de Pauli, ils sont obligés d'avoir une vitesse d'agitation très supérieure à la vitesse d'agitation thermique à la température ordinaire, pour augmenter leur impulsion et diminuer leur longueur d'onde de de Broglie, et satisfaire le principe d'exclusion compatible avec leur densité.

on a donc l'ordre de grandeur v moyen (courant) << v thermique classique << v agitation quantique (Pauli) << v propagation du signal électrique ~ c

[jehuty00]

Bonjour à tous, merci pour vos réponses intéressantes. Bien que certaines furent compliquées à comprendre pour moi (mais je me suis accroché!).

Ce que je comprends, c'est que c'est le signal électrique qui se déplace vite et non pas les électrons, ni le "courant" (le flot dira-t-on, pour l'image). Mais quel est-il ce signal? Est-il identique à la charge électrique?
Je remarque que techniquement, l'explication donnée pour cette vitesse, est celle de la pendule de newton, peu ou prou. Mais au fond, il n'y a pas de conceptualisation spécifique à ce phénomène. Je veux dire, je suis étonné de ne pas trouver un nom du genre "effet machin". Peut-être que la question a été quelque peu éludée?

Pour ce qui suit ignorons la question sur le fait que la charge électrique ou le signal électrique puissent être identiques.
La charge électrique est contenue dans les électrons, mais est-ce qu'elle se déplace avec les électrons (tel une propriété) ou est-ce qu'elle se déplace d’électron en électron ?
En clair l'image: il y a une grande file d'attente pour le cinéma, soit je pousse tout le monde et le premier est poussé vers le guichet, soit je donne un ticket qui circule de main en main tel une patate chaude jusqu'au premier de la file. Bon c'est pas génial en fait mais vous avez compris