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Electron mollasson
Par dfu - 19 avr. 2010   


+70
39 commentaires Spacroyable !
Spitoyable.


La vitesse du courant électrique dans un câble est d’environ 60 cm par heure (soit approximativement celle d’un escargot atteint d’une crise de foie).

Détails :

Et pourtant, on constate aisément qu’une lampe s’allume quasi instantanément lorsque l’on actionne l’interrupteur d’une pièce…
Il faut en effet différencier la vitesse de propagation de l’information, et la vitesse de déplacement du courant électrique. Lorsque vous actionnez le robinet d’un tuyau d’arrosage, l’eau sort quasi instantanément au bout du tuyau (du fait d’une onde de pression se déplaçant à 1000m/s) alors que l’eau en elle-même ne se déplace qu’à une vitesse de l’ordre du m/s. Un phénomène analogue se produit avec les électrons composant un courant électrique: l’information “il faut avancer” se déplace beaucoup plus vite (à la vitesse de la lumière dans le cuivre, soit 273 000 km/s) que l’électron lui-même. Tous les électrons se mettent donc en mouvement pratiquement en même temps, et ceux qui font briller la lampe pendant la première heure sont ceux qui se trouvait dans le câble électrique à moins de 60 cm de la lampe lorsque l’on a actionné l’interrupteur.
Une autre remarque: la vitesse du courant, 60 cm par heure, semble excessivement faible. En pratique, les électrons se déplacent bien plus vite (environ 320 000 km/h) mais de manière très désordonnée. Un peu comme si vous faisiez 100 pas en avant, et 99 en arrière: au final, même si vous vous sentez l’âme d’un Carl Lewis sous EPO, vous n’avancerez pas très vite…

Sources :

Cvgg.org – cours d'électromagnétisme
Wikipedia – vitesse de l'électricité


le_hollandais_volant

<<Je trouve l’idée reçue un peu mal amenée, j’ai jamais entendu ça. Je n’ai jamais entendu non plus quelqu’un dire que les électrons vont de l’interrupteur à l’ampoule>>

On dit souvent que le courant électrique, c'est la circulation des électrons. Or comme le courant s'établit instantanément, on a tendance à penser et à dire que les électrons se déplacent à la vitesse de la lumière.

Le LSV démentie justement cette idée reçu.

Pour info, quand j'étais au collège mon prof de physique nous avait dit que les électrons se déplaçaient à la vitesse de la lumière dans un courant continu. (l'idée reçu est donc bien là).

Sinon, les 60cm/h, c'est pour un courant continu ou alternatif ??

En ce qui concerne le continu, il y'a effectivement un déplacement des électrons. Ils se déplacent dans l'absolue à une vitesse de 15Km/s (CF page wiki). MAIS leurs vitesse apparente dans le cuivre est de très faible (de l'ordre de qques mm/s).

*J'appèle par vitesse apparente la vitesse de notre doigt si on devait suivre du doigt un électron dans un conducteur. *J'appèle vitesse absolue la vitesse de déplacement des électrons par rapport au reste du la matière (l'atome d'à coté par exemple).

Dans le conducteur électrique, l'électron rebondi sans cesse sur les atomes de la matière.

Sur mon dessin que voici : http://www.cijoint.fr/cjlink.php?file=cj201004/cijhjiakZy.jpg
Je crois que c'est clair que le trajet Bleu (trajet apparent) est plus court que le trajet Vert (trajet absolu). Le temps étant le même, il suffit d'un calcul pour voir que la vitesse apparente est inférieure à la vitesse absolue.

Dans le cas d'un électron dans un conducteur, la vitesse passe de quelques Km/s à quelques mm/s.



Raph
Raph - 16 avr. 2010 - 12:10 - (lien vers ce commentaire)

Ce qui est dit dans le lsv est valable dans le cas d'un courant continu (en particulier cette phrase “ceux qui font briller la lampe pendant la première heure sont ceux qui se trouvait dans le câble électrique à moins de 60 cm de la lampe lorsque l’on a actionné l’interrupteur.”)
Dans le cas d'un courant alternatif, la situation et les ordres de grandeurs des vitesses restent exactement les mêmes, sauf que le sens de déplacement du courant s'inverse 100 fois par seconde (dans le cas du 50 Hz). Au final, les électrons ne se déplacent plus au fil du temps, ils ne font que vibrer autour d'une position d'équilibre (mais toujours à 60 cm/h). Mais pour l'ampoule de votre salon, c’est du pareil au même: qu’elle voit passer tous les électrons dans le même sens, ou alors, un coup dans un sens, un coup dans l’autre, ça ne lui fait ni chaud ni froid.



Khaos
Khaos - 3 mai 2010 - 17:24 - (lien vers ce commentaire)

“ça ne lui fait ni chaud ni froid.”

Pas d'accord ^^

L'effet Joule produit beaucoup de chaleur !

En général, ça brule une lampe :)



kange
kange - 3 mai 2010 - 17:41 - (lien vers ce commentaire)
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ny
ny - 3 mai 2010 - 17:48 - (lien vers ce commentaire)

Non kange, le câble est plein d'électrons au contraire, il y a des électrons à partir du moment où il y a des atomes.



kange
kange - 3 mai 2010 - 17:56 - (lien vers ce commentaire)

Alors je me suis fait piégé par l'allégorie du tuyau d'arrosage !



ChPortos
ChPortos - 3 mai 2010 - 19:22 - (lien vers ce commentaire)

En effet, la comparaison avec un tuyau d'arrosage se limite aux utilisations postérieures à la première mise en service (à condition de ne pas vider le tuyau quand on le range l'hiver, auquel cas on écarte la 1ère utilisation/an), à moins d'acheter un tuyau d'arrosage déjà plein ;)



Raph
Raph - 3 mai 2010 - 19:50 - (lien vers ce commentaire)

”ça ne lui fait ni chaud ni froid.”
Pas d’accord ^^
L’effet Joule produit beaucoup de chaleur !
En général, ça brule une lampe :)

En fait l'effet Joule n'est pas dépendant du sens de passage des électrons (ou de la variation de l'amplitude du courant dans le temps, il sera simplement proportionnel à la valeur absolue moyenne). Par contre, le fait que le sens du courant change, et donc que la valeur du courant soit variable, entraîne des comportement inductifs et capacitifs. Mais c'est une autre histoire.



snouz
snouz - 6 mai 2010 - 19:18 - (lien vers ce commentaire)

Si je reformule et que j'ai bien compris, on différencie ici la vitesse de déplacement des atomes et la vitesse de l'onde.

Comme le son, qui est une onde de pression de l'air se propageant très vite, mais qui ne crée en réalité quasi pas de mouvement d'air.



Phedon212
Phedon212 - 6 mai 2010 - 20:23 - (lien vers ce commentaire)

Raph :“Par contre, le fait que le sens du courant change, et donc que la valeur du courant soit variable, entraîne des comportement inductifs et capacitifs. Mais c’est une autre histoire.”

De l'énergie réactive avec un dipôle résistif…Je dis bravo!



Raph
Raph - 6 mai 2010 - 21:49 - (lien vers ce commentaire)

Réduire un fil à sa résistance est une approximation. Tout dipôle a en réalité une impédance complexe, et l'impact de la partie imaginaire (inductif ou capacitif) sera plus ou moins visible en fonction de la fréquence. Je t'invite à caractériser une ampoule à incandescence à l'impédancemètre à l'occasion (des capacités parasites apparaissent lorsque les parties conductrices sont proches, et l'inductance d'un conducteur, en l'absence de noyau ferromagnétique, est en gros proportionnelle à sa longueur, donc jamais nulle…).



helnb
helnb - 21 jan. 2011 - 17:39 - (lien vers ce commentaire)

Pour une bête ampoule, j'arrive à imaginer que le simple fait de dire “hé ! les gars, faut s'activer !” suffise à illuminer le filament qui se tape de savoir quoi que ce soit.
Mais dans le cadre des communications, du coup je suis un peu paumée :-(
Comment le site spontex.org peut arriver quasi instantanément (quand ça ne rame pas ;-) ) du serveur à mon ordinateur si ces mollassons d'électrons ne se bougent pas plus que ça ?
Parce que si je reprends l'allégorie du tuyau d'arrosage : si je mets un colorant rouge au niveau de l'entrée du tuyau, il va falloir que je vide toute l'eau contenue dans ce satané tuyau avant de voir du rouge !

Je ne suis pas blonde, mais j'y travaille.



Caramel
Caramel - 21 jan. 2011 - 19:47 - (lien vers ce commentaire)

cf ce que disent si bien ny et Snouz… Les électrons se passent le colorant rouge qui fini par arriver, de proche en proche, à ton ordi… Euuh, donc l'info binaire ne nécessite pas qu'un électron se déplace depuis le serveur jusqu'à l'ordinateur.
De même que pour allumer une ampoule.
LSV très intéressant(e) mais je pense que le tuyau d'arrosage semble compliquer plus qu'il n'apporte… de l'eau au moulin !



polchop
polchop - 10 mars 2011 - 12:21 - (lien vers ce commentaire)

La vitesse des électrons ne dépendrait pas aussi de la différence de potentiel entre 2 points ? ( Du voltage en résumé )



atchoum
atchoum - 10 mars 2011 - 12:40 - (lien vers ce commentaire)

Ce qui m'a toujours interrogé, c'est de savoir si la crise de foie fait aller l'escargot plus vite ou plus lentement…



kouign
kouign - 9 avr. 2011 - 00:37 - (lien vers ce commentaire)

phénomène 1(négligeable):

-à l 'échelle microscopique les électrons se déplacent a 300 000 Km/s
-à l’échelle macroscopique , dans un câble électriques en cuivre , les électrons , avancent dans le câble de 60 cm/h
ou plus tôt , au bout d' une heure les electron seront 60 cm plus loin du point de départ en ligne droite mais auront parcouru 1 080 000 000 km en réalité ( a l' échelle des électrons )

phénomène 2:

le courant électrique est une onde -> analogie avec le son ou les vagues dans l' eau :
si vous placez un bouchon sur un plan d 'eau , que vous faites des vagues , le bouchon va se lever et se baisser avec les vagues mais il restera presque au même endroit
l' onde se propage mais il y a très peu de déplacement de matière (dans le sens de déplacement de l onde )
comme dans un jeu de bille aussi , chaque billes ( électrons ) transmet son énergie a celle qui la suit
entre chaque atome la vitesse de déplacement des électrons est de 300 000 km/s . mais une foi que l 'électrons a sauté d un atome a un autre il transmet son énergie a un autre électrons qui continue et ainsi de suite la distance entre deux atome étant très faible il avance très peu ( mais toujours très vite)
l'onde, le courant , l information , l' énergie , les électrons se propagent a 300 000 km/s
et les électrons se déplacent a 300 000 km/s mais sous forme d'onde

???
j' ai bien compris
???



kouign
kouign - 9 avr. 2011 - 00:49 - (lien vers ce commentaire)
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Mako
Mako - 10 avr. 2011 - 11:29 - (lien vers ce commentaire)

@koign :

Pour ton premier message : c'est à peu près ça (sauf la fin, où tu t'emmêles un peu les pinceaux j'ai l'impression). Tout est expliqué dans le LSV de toute façon : il y a la vitesse des électrons, et la vitesse de propagation de l'information, qui sont deux notions à ne pas confondre.

Pour ton second message :

oui en fait le lsv, une foi de plus ,est faux/abusif/imprécis,(si j’ ai bien compris)

Ça commence mal… Tu pourrais préciser quel(s) autre(s) LSV est/sont faux/abusif(s)/imprécis ? Histoire que l'on arrête de raconter n'importe quoi sur ce site…

Sinon, ton argumentaire ne tient pas la route. En fait, il est même un peu faux/abusif/imprécis. En effet, l'électron, contrairement à tes analogies, ne parcourent pas x cm, puis s'arrête 59 min 59999 sec. pour reprendre son souffle. Il avance, recule, avance, recule, etc. mais de manière continue. C'est comme si pour faire un 100m tu sprintait sur 5m. en avant, puis 4,90 en arrière, et ainsi de suite. Lorsque tu sprintes, ta vitesse est assez élevée (aller, 30km/h, tu m'as l'air d'avoir de bonnes jambes), mais au final, si on regarde ton temps au 100 m., il va pas être génial (pas de quoi inquiéter Bolt en tout cas), mais à aucun moment tu ne t'es arrêté pour regarder le paysage, tout comme l'électron (en fait, au sens strict, tu t'es arrêté durant un pouillème de secondes, le moment où tu as freiné et où tu es reparti en arrière, mais tu conviendras que cela sort du cadre que tu t'étais fixé).

Bref, ce LSV ne me semble ni faux, ni imprécis, ni abusif.

mais j’ avoue que sa me tracasse !! :)

Moi aussi en lisant cela ça me tracasse…



kouign
kouign - 20 mai 2011 - 15:34 - (lien vers ce commentaire)

“ l’électron, contrairement à tes analogies, ne parcourent pas x cm, puis s’arrête 59 min 59999 sec. pour reprendre son souffle”

je vais me renseigner mais je croyais que les électrons se comportaient comme des billes gravitant autour d 'un atome
lorsque une billes arrive sur un atome , soit elle rebondie et passe sur un autre atome (en avant ou en arrière) soit elle chasse une autre bille et reste sur cet atome
d' après toi elles ne font que rebondir ? a vitesse constante sur toute la trajectoires ? y compris au moment ou l' électrons change de couche ? peut être qu' il ne reste que sur les couches supérieures ?


je me rerenseigne ! enfin du moins si la réponse est connue !



bru44
bru44 - 1 juin 2011 - 02:21 - (lien vers ce commentaire)

@helnb
Actuellement, dans les communications, la fibre optique est de plus en plus utilisée, c'est donc la lumière qui transporte l'information, et sa vitesse avoisine don les 300 000km/s



Sheb81
Sheb81 - 12 août 2011 - 11:07 - (lien vers ce commentaire)

@ atchoum

“Ce qui m’a toujours interrogé, c’est de savoir si la crise de foie fait aller l’escargot plus vite ou plus lentement…”

D’après Wikipédia, un escargot se déplace à la vitesse moyenne de 360 cm /H.
Si comme dans l’exemple cité il parcourt 60 cm/H pendant une crise de foie, on peut dire qu’il perd 83,33% de sa capacité de déplacement.



sonic
sonic - 13 oct. 2011 - 03:39 - (lien vers ce commentaire)

l'explication dit a un moment :
“à la vitesse de la lumière dans le cuivre, soit 273 000 km/s”
j'avoue que j'arrive pas a comprendre cette phrase.
la vitesse de la lumière dans le cuivre ? c'est quoi ?



pampa
pampa - 13 oct. 2011 - 04:51 - (lien vers ce commentaire)

@sonic

La lumière ne se déplace pas à la même vitesse partout. En fait, ça dépend du milieu dans lequel elle se propage. Elle se déplace en outre moins vite dans le verre que dans l'air, et aussi moins vite dans l'air que dans le vide, où elle a (en théorie) la vitesse maximale.
C'est grâce à ce phénomène qu'on peut faire des lunettes, lentilles, et autres instruments d'optique, puisque la lumière profite du saut d'indice (c'est à dire du passage d'un milieu à un autre) pour changer de direction, comme c'est assez bien expliqué sur la wikipedia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Indice_de_r%C3%A9fraction

“Vitesse de la lumière” est ici à prendre avec le sens de “Vitesse de propagation d'une information portée par une onde électromagnétique”.
Un photon se déplacera, lui, à c (environ 300 000km/s) et ce quel que soit le référentiel, si j'ai bien retenu mes leçons), mais ce n'est pas vraiment de ça dont il est question… :p



sonic
sonic - 14 oct. 2011 - 19:08 - (lien vers ce commentaire)

non en fait c'est moi qui ai mal interprété !!
l'information se déplace dans le cuivre à la vitesse de la lumière soit …
je devais être fatigué hier soir :p



LePaul
LePaul - 16 avr. 2012 - 20:04 - (lien vers ce commentaire)

Ou est la démonstration de la phrase disant qu'un escargot atteint d'une crise de foie va à 60 cm/h??



TheTrueVoice
TheTrueVoice - 26 avr. 2012 - 20:03 - (lien vers ce commentaire)
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MrKifkif92
MrKifkif92 - 18 juin 2012 - 02:39 - (lien vers ce commentaire)

@TheTrueVoice : à moins que tu ne puisse te déplacer à 273 000 Km par seconde, non tu ne te déplace pas plus vite que l’électricité, mais oui tu te déplaces plus vite que les électrons…



blackswords
blackswords - 20 nov. 2012 - 01:59 - (lien vers ce commentaire)

Juste une petite précision, aux dernières nouvelles la vitesse de la lumière est de 299 792 458 m/s et non pas de 273 000 km/s comme dit dans le LSV. Les électrons se déplacent peut être à 273 000 km/s à une échelle microscopique mais pas à la vitesse de la lumière



Be@
Be@ - 20 nov. 2012 - 10:34 - (lien vers ce commentaire)

blackswords, 273 000 km/s représente la vitesse de la lumière dans le cuivre (cf la seconde source dans du LSV).



lauvergnat
lauvergnat - 20 nov. 2012 - 13:21 - (lien vers ce commentaire)

j'ai du mal avec la notion de “vitesse de la lumière dans le cuivre”. Le cuivre, ça ne transporte pas des masses de lumière, si ?

En revanche, la vitesse des informations dans le cuivre est bien de 273 000 km/s. Mais parler de vitesse de la lumière dans le cuivre est très probablement abusif.



Schtroumpf
Schtroumpf - 20 nov. 2012 - 14:06 - (lien vers ce commentaire)

En fait, la lumière n'est rien de plus qu'une onde électromagnétique particulière. On parle donc de la vitesse de déplacement d'une onde électromagnétique dans le cuivre. Qui est la même que celle de la lumière.



lauvergnat
lauvergnat - 20 nov. 2012 - 14:30 - (lien vers ce commentaire)

Merci Schtroumpf Physicien pour tes ondes électromagnétiques particulières !



blackswords
blackswords - 31 jan. 2013 - 01:08 - (lien vers ce commentaire)

Je suis d'accord que la lumière est une onde électromagnétique mais ça m'étonnerait très fortement que le cuivre en soit conducteur. Faut pas oublier que de la lumière c'est aussi des photons et qu'ils ne traversent pas tout alors qu'une onde EM normale le peut très souvent (Wifi, GSM, etc). Il suffit d'éclairer une plaque de cuivre pour voir que la lumière n'y passe pas.
En plus, si on pouvait faire passer de la lumière dans du cuivre on s'embêterait pas avec de la fibre optique…



Schtroumpf
Schtroumpf - 1 fév. 2013 - 12:19 - (lien vers ce commentaire)

blackswords : Superbe démonstration pour prouver que le cuivre ne conduit pas la lumière (ce dont personne ne doutait). Dommage qu'elle se base sur un fait erroné : le photon est le boson lié aux ondes électromagnétiques, il n'est pas spécifique à la lumière visible. Autrement dit, tous les photons ne traversent pas le cuivre, mais certains le font.

La seule particularité de la lumière visible par rapport aux autres ondes électromagnétiques, c'est qu'elle est… visible par l'oeil humain.



blackswords
blackswords - 2 fév. 2013 - 16:49 - (lien vers ce commentaire)

Au temps pour moi, mes notions de physique sur l'électromagnétisme ne vont pas aussi loin que les bosons par contre wiki dit : La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire dont les longueurs d'onde sont comprises entre 380 nm (violet) et 780 nm (rouge).

A ça je dis que la lumière ne passe pas le cuivre.

Mais je suis d'accord que certaines ondes le traverse. C'est juste que dans ma tête le photon c'était pour la lumière mais évidemment ce n'est pas le cas. Son énergie étant égale à hν il peut se trouver en dehors du spectre de la lumière visble.



Beri
Beri - 4 fév. 2013 - 15:45 - (lien vers ce commentaire)

Il suffit d’éclairer une plaque de cuivre pour voir que la lumière n’y passe pas.

… sauf si le cuivre est sous forme de film, comme tout autre film métallique. (Voir ici [fr] ou encore ici [en])



blackswords
blackswords - 5 fév. 2013 - 08:40 - (lien vers ce commentaire)

Bien sûr, mais là c'est pas la même chose. J'ai employé le terme de plaque pour justement essayé de dire que c'était pas ultra-fin



Beri
Beri - 1 mars 2013 - 13:57 - (lien vers ce commentaire)

J'accepte cette justification, je m'adonnais juste à mon passe temps favori avec mes copines les mouches.



PopMarco_18
PopMarco_18 - 7 sep. 2013 - 19:47 - (lien vers ce commentaire)

Bonjour dfu.
Je trouve que votre argument de la vitesse de la lumière dans le cuivre est un argument massue pour ralentir des électrons.
Cordialement