Bonjour
J'ai deux questions liées. La première est de savoir si la tension électrique entre les bornes d'un élément peut être définie comme une quantité physique proportionnelle à la variation de l'énergie des électrons entre les bornes de cet élément?. La deuxième question est de savoir si cette énergie est liée uniquement à la vitesse de rotation de ces électrons autour d'eux-mêmes ou à d'autres facteurs.?
merci
Tout à fait : la variation d'énergie est la variation de potentiel fois la charge.Envoyé par GIROS
La "rotation" de l'électron n'intervient pas, et ce n'est pas l'énergie de l'électron en soi, mais l'énergie de l'électron plongé dans le champ, donc cette énergie traduit l'interaction de l'électron avec toutes les charges autour.
Bonjour, personnellement cette définition me laisse dubitatif :Est-ce que vraiment les électrons ont moins d’énergie d’un bout à l’autre du dipôle ? On observe le même courant aux deux bornes. La tension électrique est plutôt une énergie potentielle non ?la variation de l'énergie des électrons entre les bornes de cet élément
On observe le même courant signifie qu'il y a autant d'électrons qui entre et qui sortent, cela ne dit rien sur leur énergie.
La tension électrique est en effet une énergie potentielle pour une charge unitaire.
Si les électrons à l'entrée et à la sortie avaient la même énergie, comment la résistance pourrait-elle chauffer ?
Peut-être parce que le mouvement des électrons transfère de l’énergie du générateur vers le dipôle ?
Et comment transfèrent-ils cette énergie si ce n'est justement en dissipant leur énergie potentielle (différente entre l'entrée et la sortie) ?
Par effet Joule non ?
Selon la conception que j’ai du problème, l’énergie potentielle d’un électron pris individuellement dépend de la distance qui le sépare du plus proche atome. Et je ne vois aucune raison pour que cette valeur change d’un bout à l’autre du dipôle.
Je crois aussi que la tension électrique aux bornes du dipôle provient de "l’énergie potentielle" du générateur, qui transfère une énergie cinétique aux électrons.
C'est bien l'effet Joule mais l'énergie cinétique des électrons entrant est la même que sortant, donc ?
Disons des atomes proches, et ceux-ci ne sont pas dans le même état aux deux bouts.
Comme pour le conducteur, l'énergie cinétique des électrons entrant est la même que sortant.
Oui, selon moi le générateur de par sa force électromotrice engendre un déplacement des électrons dans le circuit, et ce déplacement engendre une dissipation par effet Joule de l’énergie fournie par le générateur, ce n’est pas l’énergie potentielle des électrons qui est dissipée.
Ce qui me ferait répondre par la négative à la première question.
Pour la deuxième, je ne m’y connais pas du tout. "La rotation des électrons autour d’eux-mêmes" c’est ce qu’on appelle le spin ?
Là, j’aurais tendance à croire que nos perceptions des phénomènes électriques divergentDisons des atomes proches, et ceux-ci ne sont pas dans le même état aux deux bouts.
Je crois que le problème réside dans la définition d'énergie potentielle : qu'appelez-vous "énergie potentielle des électrons" ?
Il y a bien "dissipation par effet Joule de l’énergie fournie par le générateur" : c'est une vue, je dirai, thermodynamique, d'ensemble.
Mais le message initial s'intéressait à l'énergie des électrons, donc d'un point de vue particulaire.
"Énergie potentielle des électrons" je me suis renseigné sur ce point à l’emporte-pièce après que vous en ayez parlé au #6, et j’en ai conclu peut-être hâtivement que, par analogie avec l’énergie potentielle en mécanique général, celle d’un électron était liée à la distance qui le sépare du noyau auquel il est attaché.
Selon mes connaissances (ou plutôt "d’après ce que j’ai appris", parce que dans les faits je n’ai jamais pu observer le comportement d’un électron), d’une borne à l’autre d’un dipôle dans un circuit alimenté (ce que je pense veut décrire GIROS par le mot "élément" dans sa question), les électrons libres qui participent au courant électrique ont tous la même énergie (quoique je ne serais pas surpris d’apprendre que leurs énergies potentielles et cinétiques font de petits bonds quand ils passent d’un atome à l’autre).
Si par contre il était question d’électrostatique, je ne m’aventurerai pas à répondre aussi franchement par la négative.
Non
Puisque vous parlez d'analogie, prenons l'analogie hydraulique (avec ses qualités et défaut) et prenons une canalisation qui parte d'un point A d'un réservoir donc à pression P0, vers un point B plus bas lui aussi à pression P0, l'énergie cinétique est constante dans le tuyau (conservation du débit), la perte d'énergie potentielle de pesanteur entre A et B va réchauffer l'eau et le tuyau.
L'eau qui arrive en bas n'a pas la même énergie que l'eau de départ.
Pour les électrons, on a du mal à trouver qqch parce que cela part très vite dans la théorie des bandes.
Bonjour gts2,
Pas sûr du tout que cette analogie soit pertinente … j’imagine mal des électrons plus chauds à la sortie d’un dipôle.
J’en propose une autre : la courroie, qui constitue les électrons libre dans le circuit. Elle peut transmettre de l’énergie du moteur vers la poulie, mais en elle-même, à vitesse constante, son énergie est stable quelque-soit l’effort transmis.
Une proposition concrète aussi : un long fil résistif dans lequel on fait circuler assez de courant (continu pour l’exemple) pour le porter au rouge. Sachant que la vitesse des électrons est de l’ordre du centimètre à la minute, comment expliquer que tout le fil devient rouge ? Si les électrons perdent de l’énergie au fur et à mesure qu’ils avancent dans le fil, rapidement ils n’en auraient plus à transformer en chaleur, et on verrait le fil bien rouge du côté négatif et de plus en plus sombre en approchant du côté positif ?
Son énergie cinétique est constante comme pour les électrons, mais sa tension varie : elle est plus importante dans la partie motrice que dans le retour, cette tension de courroie est l'équivalent de l'énergie potentielle de l'électron.
S'il y a U entre les extrémités, il y aura U/10 sur un dixième du fil, donc l'électron va perdre 1/10eme de son énergie sur le premier 10ieme etc.
Mais la tension de la courroie est une force, peut-on la comparer à une énergie potentielle ? Le poids d’un objet n’est pas son énergie potentielle de pesanteur ! De plus on comprend bien que si le moteur s’arrête, la tension de la courroie chute instantanément en tout point, il en est de même avec les électrons quand on ouvre le circuit, où se débarrasseraient-ils de cette prétendue énergie potentielle à cet instant ? Ils la gardent ?
Pour revenir au fil résistif, supposons qu’il mesure 60 cm, qu’il est neuf (jamais servi, tous les électrons libres qu’il contient on donc le même niveau d’énergie potentielle selon votre théorie) il faudra peut-être une heure à un électron pour le traverser. Un électron qui se trouve au milieu du fil quand on ferme le circuit, en sortira-t-il avec encore la moitié de son énergie potentielle ? Pour qu’il arrive à la sortie du fil il aura fallu attendre une demi-heure. Comme il a encore la moitié de son énergie, et que selon le postulat initial la tension aux bornes du fil serait proportionnelle à la variation de l'énergie des électrons d’une borne à l’autre, au bout d’une demi-heure la tension est montée de 0 jusqu’à la moitié de la tension du générateur ?? Ce serait absurde vous le voyez bien, on ne pourrait même pas dire qu’il se déplacerait cet électron du milieu puisque de part et d’autres les énergies potentielles égales empêcheraient qu’une tension se crée.
Bsr à toi, Et si on parle en courant alternatif...ils vont mettre combien de temps pour sortie de tes 60 cm ?
A mon avis les électrons font du...sur place !! (change de sens 50 fois par seconde si réseau à 50 hertzs)
Donc ne se déplace pas énormément.
A parler de générateur..faut préçiser ( continu ou alternatif).
Bonne soirée
Il ne faut pas trop réifier l'énergie potentielle : dire que l'électron n'a pas la même énergie potentielle à l'entrée et la sortie veut simplement dire qu'on peut récupérer cette énergie s'il y a déplacement de l'électron d'un bout à l'autre et que d'autre part cette variation est simplement un autre moyen de parler du travail du champ électrique d'un bout à l'autre.
Pour ce qui est de se débarrasser, il ne faut pas oublier que le fil est neutre, et donc que la variation d'énergie potentielle du fil est nul : il n'y a pas d'énergie à faire disparaitre.
Un électron qui est au milieu du fil a comme énergie potentielle eU/2 (U tension aux bornes du fil, origine à une extrémité), donc il va perdre eU/2 et sortira à 0.
J’ai vu la lumière ! Merci pour votre infinie patiente
On parle donc de l’énergie potentielle d’un électron dans le champ électrique engendré par le générateur, sans générateur elle n’existe pas ; on ne parle pas de son énergie potentielle par rapport aux noyaux qu’il fréquente.
Il faut donc bien répondre oui à la première question, en précisant "énergie potentielle (dans le champ du générateur)".
Comme on ne compte pas l’énergie cinétique, on élude subtilement la question du courant alternatif où les électrons se déplacent sur place.
Pour compléter la réponse à la deuxième question, cette énergie dépend uniquement de la position de l’électron dans le circuit par rapport aux bornes du générateur, et de la tension générée.
Dernière modification par dada ; 14/12/2023 à 03h37.
