Électricité, tension, représentation mentale.

Re Kweeky!

Et un autre site pas mal, pour comprendre l'électronique avec les mains, un !

Je crois que t'as mis dans le mille avec ton site! Bravo

Merci beaucoup à vous deux pour vos réponses.
Je dois cependant repréciser que je ne veut pas d'analogies, je les ai déjà toutes en tête : je veux justement avoir une compréhension, ou assimilation, complète
-d'ailleurs ça n'en sera que plus clair, puisque réel, à la différence d'une métaphore- de l'électronique et tout son petit monde (désolé Kweeky... j'ai cependant visité le site que tu me conseillait, qui est très bien fait ).

Normalement il y aura plus d'électrons en bas qu'en haut, car on remplit en partant du bas. Pour que le laser fonctionne, on s'arrange pour qu'il y ait plus d'électrons sur le niveau du haut que sur le niveau du bas

Je ne pense pas avoir bien compris, en gros tout ça se comporte comme une ampoule à décanter ?

(par un procédé appelé "pompage optique") : on a donc une inversion de population.

L'inversion proprement dite correspond à l'inversion des niveaux d'énergie des atomes entre le haut et le bas du laser ?

Sinon, quelle est la relation entre la tension et l'intensité, n'importe où dans le circuit ? (je connais la loi d'Ohm, mais je cherche une relation qui ne s'exprime pas avec la résistance... donc ailleurs que dans une résistance)

édit : Par contre j'aime beaucoup les BDs, même si c'est pas tellement ce que je cherche ici, où est-ce qu'on en vend à ton avis stp ?

(Modifié par Xenomorph le 19-11-2008 à 19:59)

édit II : je parle bien sûr de ta BD sur l'électronique, et pas de n'importe laquelle

(Modifié par Xenomorph le 19-11-2008 à 20:00)

Je ne pense pas avoir bien compris, en gros tout ça se comporte comme une ampoule à décanter ?

En effet tu as raison,... tu n'as pas bien compris

On parle ici de niveau ENERGETIQUES, donc rien à voir avec le haut le bas géométrique.
Un électron dans un niveau haut à plus d'énergie que dans un niveau bas, à cause de l'excitation qu'on leur donne pas pompage.

Ils vont ensuite se désexciter (de plusieurs manières voir ci dessus) et libérer un photon dont l'énergie = énergie niveau haut - énergie niveau bas.
L'électron retourne ainsi sur son niveau bas.

Sinon, quelle est la relation entre la tension et l'intensité, n'importe où dans le circuit ?

Impossible de le savoir, cela dépend du circuit et des composant.
Et surtout cela dépend de OU dans le circuit.
Donne moi un exemple et je te dirais.

Ok merci pour ces explications.

Donne moi un exemple et je te dirais

Alors par exemple, dans un câble la tension est quasi-nulle, alors que dans une résistance la tension est la cause de la libération d'énergie électrique sous forme de chaleur : le problème c'est que depuis le début du post je cherche à savoir pourquoi cette tension apparaît, à quoi est-elle due ?...
Est-ce la nature des entités qui composent la résistance qui ralentit les électrons (si oui comment) ?
Autre chose ?
Mais comme personne ne semblait y répondre, j'ai cherché d'autres moyens de comprendre le concept... En étudiant une formule autre que la loi d'Ohm par exemple. Puisque justement je ne sais pas à quoi est due la résistance, cette formule n'est pas adaptée à la compréhension de ce qu'est la tension.
Y en a-t-il une autre plus claire dans ce cas ?
Voilà ce que je recherche

U=R*I
P=U*I

Salut Xenomorph,

En fait il n'y a pas une grosse différence entre un fil de connection et une résistance : dans les deux cas il y aura une tension aux bornes, seulement pour le fil elle sera suffisamment faible pour être négligée.

Comme ça a déjà été dit précédemment, la résistance freine les électrons, qui ont moins d'énergie en aval qu'en amont. Attention, ça ne veut pas dire qu'il vont moins vite, car c'est de leur énergie potentielle dont il s'agit. Je sais que tu n'aimes pas les analogies, mais c'est un peu comme une chute d'eau : l'eau a moins d'énergie en bas qu'en haut, mais le débit est le même en bas et en haut. Mais pourquoi un matériau freine-t-il le courant ? L'explication la plus simple est que les électrons vont être freinés par les chocs successifs contre les atomes du matériau. C'est vrai sans l'être. Si on considère un métal, les atomes sont régulièrement répartis dans l'espace pour former ce qu'on appelle un réseau cristallin tridimensionnel (à vos souhaits !). Exemple :



Les calculs montrent que si l'arrangement spatial est parfait (tous les atomes sont parfaitement alignés donc), la résistance électrique est nulle. Cela peut paraitre bizarre, mais cela vient des propriétés ondulatoires de l'électron. Mais, dans la réalité, rien n'est parfait, et l'arrangement spatial va connaitre des imperfections pour deux raisons :

1./ Des défauts (genre lacune ou atomes étrangers (impuretés) vont modifier localement le réseau cristallin.
2./ Sous l'effet de la chaleur, les atomes oscillent autour de leur position d'équilibre. Cet effet est d'autant plus marqué que la température est élevée.

Or, quand l'alignement n'est pas parfait, la circulation des électrons va être gênée. Et plus on chauffe, plus la résistance au passage du courant va augmenter à cause de l'agitation thermique.

Cela explique que les métaux ont une certaine résistance. Mais si on prend un fil de connection, en cuivre (bon conducteur), et avec une section correcte, la résistance sera faible, et la tension itou.

Mais comment faire des résistances de grande valeur ? Plusieurs techniques existent, mais on peut par exemple mélanger une poudre conductrice (genre graphite) avec une poudre isolante (genre silice) et comprimer le tout. La poudre conductrice possède des e- libres susceptibles de se déplacer alors que dans la poudre isolante les e- sont fortement liés au noyau. De ce fait la circulation se fera difficilement, car les e- devront "se frayer" un chemin entre les grains d'isolants.

Je ne sais pas si ça répond à ta question, mais je t'avouerai que même si je "sens" relativement bien ces notions, il me semble très difficile de les expliquer mieux que ça...

@+

Ajout du 21-11-2008 à 22:16:

P.S.: la bédé n'est malheureusement plus éditée... Il te faudra essayer les bouquinistes ou eBay...

Merci beaucoup ! J'adore les explications au niveau microscopique -ce qui est normal puisque tout viens de ce niveau d'ailleurs- j'aurais dû le préciser dès le début.
J'ai tout compris mais il y a juste deux choses que j'aimerais préciser :
-Quand on parle d'énergie potentielle, on parle de quoi exactement ? Pour la chute d'eau on comprend assez bien mais là aussi le problème avec cette analogie c'est qu'elle permet de "sentir" la chose comme tu l'as si bien dit, mais elle ne dit pas à quoi l'énergie potentielle de l'eau, entre l'amont et l'aval de la chute, correspond l'énergie potentielle de l'électron, mais je sens bien que j'approche de l'illumination finale avec cette histoire de "potentiels"
-N'hésite pas à préciser ta pensée (au pire je me renseignerai plus en détails) concernant la perte de cette énergie due aux "chocs" entre l'électron et l'atome. J'imagine que l'électron ne se cognera jamais contre l'atome en réalité.
Intuitivement, j'ai l'impression que c'est une histoire de force centrifuge : comme on évite des plots avec une voiture jusqu'au moment ou l'on rencontre un plot mal placé : on n'écrasera pas le plot mais on va devoir faire un fort écart... resterait à lier cette analogie à la réalité . Surtout si je suis complètement à côté de la plaque... tu le dis !

Concernant la BD, je vais chercher sur le net...

Re

Ben en fait l'énergie potentielle de l'électron n'est pas si différente de l'énergie potentielle de l'eau dans une chute : la seule différence c'est que d'un côté on a un champ électrique, dans l'autre c'est le champ de pesanteur. Si un électron se trouve à un potentiel de -10 V, il a une énergie potentielle de 10 eV (eV = électron-volt, c'est une unité d'énergie adaptée à ce niveau, et simple d'emploi) : cela veut dire que si on le laisse revenir librement à la masse (sous l'effet du champ électrique), on va récupérer une énergie de 10 eV, soit 1,6.10^-18 J (c'est pas beaucoup, mais en même temps un e- c'est petit).

Tu es peut-être surpris par le fait que j'ai mis un potentiel négatif ? Cela vient du fait que les électrons sont chargés négativement : ils "remontent les potentiels". Ils partent du "moins" et ils vont vers le "plus". Pourquoi alors dit-on que le sens du courant est du "+" vers le "-" ? Tout simplement parce qu'il s'agit d'un sens "conventionnel", choisi à une époque où on ne connaissait rien de l'e- (on ne savait même pas qu'il existait d'ailleurs). C'est donc un peu plus comme s'il y avait des masses négatives, qui monteraient sous l'effet de la gravité au lieu de tomber.

Mais cela ne change rien à l'affaire : l'énergie potentielle d'un objet, c'est la quantité d'énergie que l'on peut récupérer "potentiellement" de cet objet. Si on lâche une boule de 10 m de haut, on va récupérer son énergie potentielle sous forme d'énergie cinétique quand elle va frapper le sol. Cette énergie sera aussi égale à l'énergie qu'il a allu dépenser pour décoller la boule du sol et la hisser à 10 m. Pour un électron qui se trouve à un potentiel de -10 V, on récupère l'énergie qu'il a fallu pour le "hisser" à ce potentiel, énergie qui a été fournie par la pile, à partir de réactions chimiques.

Pour ce qui est des chocs qui gêne la circulation des e-, c'est assez complexe. Je vais essayer de rester simple cependant.

Tout d'abord un petit détour par la mécanique quantique : tu es sans doute au courant de ce qu'on appelle la dualité onde-corpuscule ? Les particules telles que l'électron, le photon, etc... se comportent tantôt comme des ondes, tantôt comme des particules. Cette façon de voir est apparue lorsqu'on a mis en évidence que des particules pouvaient parfois avoir un caractère ondulatoire : plus d'infos ici. On peut alors raisonnablement se poser la question suivante : est-ce qu'une onde (comme la vibration d'une corde, ou des rides à la surface d'un lac) pourraient se comporter comme des particules ? La réponse est "oui", sous certaines conditions. D'où la notion de "phonon". Qu'est-ce qu'un phonon ? Et bien lorsqu'on a une vibration dans un réseau cristallin, on associe à cette vibration une particule virtuelle que l'on va appeler un phonon, et tous les phénomènes dûs à cette vibration (donc à cette onde), pourront être considérés comme les effets du déplacement de ce phonon. Comme le dit très bien Wikipédia :

physique de la matière condensée, un phonon (du grec ancien φονη / phonê, la voix) désigne un quantum de vibration dans un solide cristallin, c'est-à-dire un « paquet élémentaire de vibration » ou « paquet élémentaire de son » : lorsqu'un mode de vibration du cristal de fréquence définie ν cède ou gagne de l'énergie, il ne peut le faire que par paquets d'énergie hν, h étant la constante de Planck. Ce paquet est considéré comme une quasi-particule, à savoir une particule fictive associée au son. Le cristal est alors réputé échanger des phonons lorsqu'il perd ou gagne de l'énergie. Le concept permet une analogie avec la lumière qui possède des propriétés similaires : elle se manifeste tantôt comme une onde, tantôt comme un paquet d'énergie hν, qui correspond à une particule élémentaire — non fictive cette fois — appelée photon.

(Lien)

Les e- ne vont pas être gênés par les chocs avec les atomes car ils ne vont pas cogner les atomes : un atome est neutre globalement, mais en fait il s'agit d'un noyau positif entouré d'une "coquille négative" (le nuage électronique) qui aurait plutôt tendance ) repousser les e- qui voudraient les cogner. En fait on considère les chocs entre les e- et les phonons, donc les vibrations du réseau.

Voilà l'idée de base, en espérant que ça t'apporte quelques éléments de réponse.

@+

Hello sir,

Quand je pense qu'un ordre fut donné - avec des particules "fictives "de son - : "Que la lumière soit", je me demande quelle réalité-résultat est vraiment fictive ou virtuellement réelle; les sons, ou la lumière ?

Holà, avec une pareille réponse, je vais m'attirer des tas de zélés zététiciens !

Hello Mister

ça avance cette machine ?

Bis repetita : les physiciens font des modèles. Si ces modèles décrivent correctement le monde et permettent de faire des prédictions quantitatives correctes c'est gagné. La réalité ? Quelle réalité ? Existe-t-elle seulement ? Peut-être sommes-nous tous connectés dans une matrice informatique géante... Seul l'Elu et l'Architecte le savent...

@+

P.S.: Soliris, si vous aimez le "que la lumière soit", j'en ai un beau à vous proposer : la masse d'un électron est constante, et tous les électrons ont la même. Ok, jusque là ? Et bien quand on veut étudier la conductivité d'un matériau au niveau microscopique, on introduit le concept de masse effective : on considère que les électrons sont libre (i.e. ne subissent pas le champ électrique des noyaux) et ont une masse qui varie au cours du temps lors de leur déplacement. Pourquoi ? C'est khouillon, pourrait-on penser. Et bien tout simplement parce qu'il est plus aisé de considérer que les e- sont libres (comme s'ils se déplaçaient dans le vide) avec une masse variable, qu'avec une masse constante mais dans le potentiel électrique variable créé par les noyaux. Comme les calculs donneront des résultats équivalents, pourquoi se passer d'un modèle ? Etonnant, non ? (Vous voyez on s'amuse tous les jours ! )

(Modifié par Kweeky le 22-11-2008 à 00:07)