Tension électrique : cause ou conséquence

[Methanoate]

Bonjour,

On considère un circuit électrique composé d'un générateur de tension et de récepteurs.

On peut lire dans certaines sources que c'est le générateur de tension qui créé un champ électrique (ou tension) au niveau d'un récepteur et que ce champ électrique permet ensuite aux électrons de circuler dans ce récepteur.

Donc la circulation des électrons dans un récepteur est dû au champ électrique (les électrons subissent une force électrique). Le champ électrique serait donc la cause et la circulation des électrons dans un récepteur serait la conséquence.

Dans d'autres sources, on peut lire qu'un générateur de tension donne l'énergie nécessaire aux électrons (ok) qui leur permettent de circuler dans le circuit et en particulier dans les récepteurs et que c'est la redistribution des électrons dans le circuit qui créé le champ électrique (ou tension) au niveau des récepteurs.

Donc le champ électrique dans un récepteur serait dû à la redistribution des électrons dans ce dipôle. Le champ électrique serait alors la conséquence et la distribution des électrons serait la cause de ce champ.

C'est deux interprétations me semblent contradictoires.

Quelle est la bonne vision à avoir ?

J
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[gts2]

Bonjour,

Pour moi, il n'y a pas contradiction :

On branche un générateur (on va dire continu pour faire simple) sur un circuit électrique : il y a un transitoire avec déplacement d'électrons qui permet de générer la bonne distribution de charges compatible avec les propriétés du circuit. Et ce transitoire est une onde donc interaction entre deux phénomènes : le champ électrique déplace les électrons (ma=qE ; donc E=>les électrons se déplacent), et le déplacement des électrons change le champ électrique (div E=ρ, donc mouvement=>E change).

Ces distributions de charge et de potentiel étant acquises, il y a un champ électrique dans le conducteur qui permet le mouvement des électrons.

[Henrix]

Bonjour,
Pour moi, c'est la différence d'impédance (résistance) qui crée le mouvement d'électrons
Comme deux récipients reliés dont les niveaux sont différents.

[Nekama]

Si on connecte par exemple une pile (générateur) à un fil de métal (charge), la différence de potentiel entre les 2 bornes de la pile est responsable (= cause) de l'apparition d'un champ électrique au niveau du fil et selon la Loi d'Ohm (J = sigma E) y provoque (= conséquence) le mouvement des électrons libres. Cette explication est cependant un raccourci. Le fil de métal peut être tourné et plié et le phénomène se produit. En réalité, le premier effet du champ est de modifier la charge à la surface du fil conducteur de matière à systématiquement faire en sorte que le champ électrique qu'elle crée (= cause) soit axial au fil. On arrive cependant très rapidement à un état d'équilibre.

En terme de causes et conséquences :

ddp de la pile -> champ électrique global -> chargement du fil en surface -> champ électrique local axial au fil -> mouvement électrons libres global selon la Loi d'Ohm.

Attention que cette phrase : "Donc le champ électrique dans un récepteur serait dû à la redistribution des électrons dans ce dipôle." ne traduit pas ce principe : "Dans d'autres sources, on peut lire qu'un générateur de tension donne l'énergie nécessaire aux électrons (ok) qui leur permettent de circuler dans le circuit et en particulier dans les récepteurs et que c'est la redistribution des électrons dans le circuit qui créé le champ électrique (ou tension) au niveau des récepteurs." Il n'y pas dipôle ici.

En électricité et en électromagnétisme, il y a beaucoup d'effets rétroactifs. Et il devient difficile de différencier causes et conséquences, puisque le principe de la rétro-action est que la conséquence agit sur la cause... C'est un peu (mais simplement) ce qui se passe ici. Le champ initial a provoqué la redistribution des charges dans le fil. Mais le courant ne cause pas le champ ici. Le courant est le vecteur qui a causé la redistribution des charges en surface qui à leur tour sont responsable de la distribution du champ électrique (div E = rho).

Si tu cherches un exemple où le courant est une cause : un électron en mouvement (par exemple dans un tube à vide) génère un champ B (rot B = mu.J) qui génère une force (et une déviation = conséquence) sur toute autre charge en mouvement (F = qv X B).

nb: dans chaque equation de Maxwell prise isolément, le terme à gauche est une conséquence du terme de droite.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Methanoate]

Bonjour,

Merci pour vos réponses.

Je retiens donc, ce que je pensais, qu'il y a un couplage entre le champ électrique et la distribution de courant. De fait, il apparaît difficile en régime permanent de distinguer la cause de la conséquence.

J

[stefjm]

Pour le cas résistif ou , le modèle ne permet pas de savoir qui est cause ou conséquence.

Pour une inductance, le courant est variable d'état, donc conséquence et l'inductance se comporte en source de courant de valeur . La tension est la cause.

Pour un condensateur, la tension est variable d'état, donc conséquence et le condensateur se comporte en source de tension de valeur . La courant est la cause.

Pour les équations de Maxwell, je ne suis pas trop d'accord avec Nekama.
Pour les rétro-actions, je suis très d'accord.

[Nekama]

Pourtant :
- Loi de Cb : div E = rho -> une distribution de charges génère (= cause) un champ électrostatique
- Loi d'Ampère : rot B = µJ -> un courant génère (= cause) un champ magnétique (rotationnel)
- Loi de Gauss : div B = 0 -> on ne sait pas générer (= cause) un champ magnétique divergent et il n'existe pas de monopole magnétique
- Loi de Lenz-Faraday : rot E = - dB/dt -> une variation de champ magnétique génère un champ électrique rotation (et non électrostatique...)

A contrario :
- le champ électrique ne génère pas une distribution de charge
- le champ magnétique d'un fil ne fait pas circuler le courant dans celui-ci
- le champ magnétique divergent n'annihile rien
- un champ électrique rotationnel ne génère pas de variation de flux (sans passer par une autre Loi de Maxwell)