Loi d'Ohm (analogie avec l'écoulement de l'eau)

[Izaguff]

Bonjour,

la loi d'Ohm qui lie la tension, la résistance et l'intensité peut être mis en parallèle avec l'écoulement de l'eau. Je voudrais savoir une chose bien précise; on dit que l'intensité (c'est-à-dire le débit), est la même en tout point d'un circuit en série. Or, si on dispose d'un circuit en série composé d'un générateur et d'une lampe, l'intensité du courant (le débit) est-elle vraiment la même avant de traverser la lampe, lorsqu'elle la traverse et après avoir quitté la lampe ? Quand on parle de l'écoulement de l'eau, en général on a un débit plus faible en aval de l'étranglement (étranglement que l'on compare à la résistance électrique) du tuyau qu'en amont...Car si on étrangle complètement le tuyau, il n'y aura plus de débit et la pression sera plus forte en amont de l'étranglement. Est-ce le cas également dans un circuit électrique?
Voilà, en fait, je voudrais en savoir un peu plus là-dessus et notamment savoir ce qui n'est pas valable pour le courant électrique dans cette analogie.

Merci d'avance.

[flaja]

Or, si on dispose d'un circuit en série composé d'un générateur et d'une lampe, l'intensité du courant (le débit) est-elle vraiment la même avant de traverser la lampe, lorsqu'elle la traverse et après avoir quitté la lampe ?

---------> OUI : il n'y a pas d'accumulation de charges
---------> i = dq/dt = constante
Les seuls endroits ou i est différent : là où les charges s'accumulent
1) entre les plaques d'un condensateur (i=0) car les charges s'accumulent sur les bornes du condensateur.
2) à l'intérieur de certains générateurs ?

Quand on parle de l'écoulement de l'eau, en général on a un débit plus faible en aval de l'étranglement (étranglement que l'on compare à la résistance électrique) du tuyau qu'en amont...Car si on étrangle complètement le tuyau, il n'y aura plus de débit et la pression sera plus forte en amont de l'étranglement.

------------> FAUX : l'eau étant incompressible et les tuyaux indéformables, le débit est constant
------------> c'est la vitesse de l'eau qui varie de manière à ca que le débit reste constant : V S = D

[Izaguff]

Merci déjà, je risque d'avoir encore quelques petites questions relatives au courant électrique... Une question qui me vient à l'esprit est la suivante: si le courant reste le même, la résistance n'a donc aucun effet sur ce courant. Mais alors, pourquoi observe-t-on une différence de potentiel au niveau de la résistance, c'est-à-dire au niveau de la lampe? Les éectrons ne sont-il pas tout de même ralentis dans le filament de la lampe à cause de cette résistance au passage? Qu'est ce qui concrètement génère cette chute du potentiel et pourquoi celà n'entraîne-t-il pas la pas la chute du courant?
A quoi correspondent les pertes (dues à la résistance) si elles ne correspondent pas à une perte du débit du courant en fait?
Merci encore.

[flaja]

La puissance consommée par un appareil se calcule par la formule P = U I
Quand on suit le sens de I, si l'appareil consomme de l'énergie, le potentiel U diminue (P = U I > 0)
La résistance consomme la puissance : P = U I (=R I²=U²/R)
un générateur dont le courant I entre par la borne + se charge et consomme : P = E I

Dans une résistance, je crois que les électrons sont freinés, mais ils transmettent leur ralentissement aux autres électrons du circuit à la vitesse de la lumière.

[Dominique Lefebvre]

Merci déjà, je risque d'avoir encore quelques petites questions relatives au courant électrique... Une question qui me vient à l'esprit est la suivante: si le courant reste le même, la résistance n'a donc aucun effet sur ce courant. Mais alors, pourquoi observe-t-on une différence de potentiel au niveau de la résistance, c'est-à-dire au niveau de la lampe? Les éectrons ne sont-il pas tout de même ralentis dans le filament de la lampe à cause de cette résistance au passage? Qu'est ce qui concrètement génère cette chute du potentiel et pourquoi celà n'entraîne-t-il pas la pas la chute du courant?
A quoi correspondent les pertes (dues à la résistance) si elles ne correspondent pas à une perte du débit du courant en fait?
Merci encore.

Bonsoir,

Pour appréhender ce genre de problème, il faut que tu te rappelles ce qu'est le courant électrique. Il s'agit du déplacement d'électrons "libres" ou mobiles qui se déplacent sous l'influence d'un champ électrique (exprimée par la ddp dont tu parles).
L'intensité instantanée du courant électronique est exprimée par la dérivée temporelle de la quantité de charges en mouvement, le célèbre I = dq/dt.
Il faut savoir que la vitesse moyenne de migration d'un électron dans un conducteur est très faible. L'ordre de grandeur est d'environ 10^-3 m.s-1.
Si ça t'intéresse, je te dirai comment calculer cela...

Donc nos électrons migrent dans le réseau métallique (on va simplifier...) de notre conducteur. Seulement ce réseau n'est pas parfait: il présente des défauts. Les électrons subissent des chocs, font des bonds et des détours. Cette expression imagée figure la résistance. Il y a autant de charges qui bougent (donc le courant est constant) mais leur vitesse varie. Ils perdent de l'énergie dans ces chocs. Cette perte est appelée "Effet Joule". Un conducteur résistif chauffe.Et la chaleur qui le réchauffe provient de ces chocs.

Tout ça est très simplifié, mais si tu gardes cette image présente à l'esprit, tu comprendras mieux les phénomènes de courant dans les conducteurs. Tu pourras même deviner pour certains corps sont isolants ou bien comment varie la résistivité d'un corps en fonction de la température.

[Izaguff]

Tout d'abord merci pour ces précisions.
J'essaie justement de cerner le problème de cette façon, concrètement.
En fait, si ces électrons se cognent dans la résistance, ne risquent-ils pas de perdre trop d'énergie et de plus pouvoir en transmettre aux électrons suivants pour que le courant se perpétue?
Le potentiel crée dans la résistance correspond à quoi concrètement?

Merci.

[Izaguff]

Re-bonjour,

en fait, ce qui m'aiderait déjà à comprendre un peu mieux le cheminement des électrons ce serait de savoir pourquoi l'intensité du courant est plus faible dans une ligne à haute tension et pourquoi est-elle plus élevée à basse tension? Je trouve ça assez paradoxal..

En vous remerçiant.

[flaja]

P = U I
Pour une puissance donnée : plus U est grand, plus I est petit
Si on utilise de la haute tension c'est pour avoir I petit
donc un faible échauffement des fils de cuivre dont on peut réduire le diamètre.

[Izaguff]

dans l'expression P=u*i, le terme u représente bien la tension aux bornes du générateur et non pas la ddp aux bornes de la résistance?
Merci.

[Dominique Lefebvre]

Tout d'abord merci pour ces précisions.
J'essaie justement de cerner le problème de cette façon, concrètement.
En fait, si ces électrons se cognent dans la résistance, ne risquent-ils pas de perdre trop d'énergie et de plus pouvoir en transmettre aux électrons suivants pour que le courant se perpétue?

Bonjour,

Je ne vois pas bien ce que tu veux exprimer par là!

Prenons le cas d'un métal conducteur, le cuivre par exemple.
Lorsqu'on applique un champ électrique sur une masse de cuivre (en branchant un fil de cuivre à un générateur, par exemple), il se produit une ionisation des atomes de cuivre, i.e. chaque atome de Cu perd son électron le plus périphérique. Cet électron n'est pas capté par les autres ions. Il peut circuler librement dans le solide. On appelle ces électrons, les électrons de conduction (cherche sur Google à ce terme pour plus de détails). La résistance du Cu, très faible mais non nulle, est due aux défauts du réseau cristallin du métal.