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Sujet : Le "chemin le plus rapide" de l'éléctricité

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Roboteube Roboteube
MP
Niveau 6
01 juillet 2018 à 22:02:38

Je ne voudrais pas spammer le topic de questions d'un niveau collège, mais une question me taraude quand au déplacement de l'éléctricité: Il est avéré que l'éléctricité prendra toujours le chemin le plus rapide.

Mais, au juste, comment elle peut le "connaître"? L'éléctricité n'a pas de conscience ou quoi, donc ne on peut même pas parler de "connaître "; Or, elle "sait" toujours quel chemin prendre. Comment est-ce que cela s'explique? :question:

Jooord Jooord
MP
Niveau 10
01 juillet 2018 à 23:41:52

Le 01 juillet 2018 à 22:02:38 Roboteube a écrit :
Il est avéré que l'éléctricité prendra toujours le chemin le plus rapide.

Où as-tu lu ça? Et comment tu l'interprètes concrètement? (En donnant un exemple)

Roboteube Roboteube
MP
Niveau 6
02 juillet 2018 à 00:09:31

C'est une notion qu'on voit en PC je crois...
Par exemple, si un oiseau se pose sur un fil éléctrique, il ne craindra rien car ce serait une perte de temps pour l'éléctricité de le traverser. Elle va donc traverser le chemin le plus simple: le fil.
Ce pourquoi les oiseaux peuvent se poser sur des fils éléctriques.

Jooord Jooord
MP
Niveau 10
02 juillet 2018 à 02:15:53

Si ceci était vrai, quel serait le sens de la notion de branchement en parallèle?

Le cours élémentaire d'électricité nous indique que dans un tel cas les deux branches sont soumis à la même tension, par contre ils se partagent l'intensité totale du courant selon leur conductivité. La conductivité de l'oiseau étant négligeable face à celle du fil, le premier ne recevra qu'une infime partie du courant (quelques micro-ampères dans le cas d'une ligne haute-tension, insuffisant pour être ressentis).

troglo42 troglo42
MP
Niveau 10
02 juillet 2018 à 07:30:45

Ça n'a rien à voir avec le temps, d'où sors-tu cette idée ?

Roboteube Roboteube
MP
Niveau 6
02 juillet 2018 à 08:08:12

Le 02 juillet 2018 à 02:15:53 Jooord a écrit :
Si ceci était vrai, quel serait le sens de la notion de branchement en parallèle?

Proposer deux chemin d'accès selon l'activation d'un interrupteur? Serait-ce correct?

Le 02 juillet 2018 à 07:30:45 Troglo42 a écrit :
Ça n'a rien à voir avec le temps, d'où sors-tu cette idée ?

Je me suis mal exprimé, il m'eu semblé que c'était juste une question de simplicité. Ainsi l'éléctricité eut emprunté le chemin le plus simple, d'où le rapprochement (visiblement faux) que j'ai fait avec le temps.(plus simple donc plus courte durée à traverser... (?) )

Mais si je comprends bien ces notions sont fausses et tout dépend uniquement de la conductivité?

troglo42 troglo42
MP
Niveau 10
02 juillet 2018 à 09:14:24

Oui, plus la conductivité est élevée, plus le courant aura tendance à passer.

C'est une question d'énergie minimum, pas de durée. En physique, c'est très souvent une question d'énergie minimum.

Jooord Jooord
MP
Niveau 10
02 juillet 2018 à 16:37:35

Le 02 juillet 2018 à 08:08:12 Roboteube a écrit :

Le 02 juillet 2018 à 02:15:53 Jooord a écrit :
Si ceci était vrai, quel serait le sens de la notion de branchement en parallèle?

Proposer deux chemin d'accès selon l'activation d'un interrupteur? Serait-ce correct?

Le 02 juillet 2018 à 07:30:45 Troglo42 a écrit :
Ça n'a rien à voir avec le temps, d'où sors-tu cette idée ?

Je me suis mal exprimé, il m'eu semblé que c'était juste une question de simplicité. Ainsi l'éléctricité eut emprunté le chemin le plus simple, d'où le rapprochement (visiblement faux) que j'ai fait avec le temps.(plus simple donc plus courte durée à traverser... (?) )

Mais si je comprends bien ces notions sont fausses et tout dépend uniquement de la conductivité?

A la limite, on pourrait dire que l'électricité emprunte le chemin qui offre le moins de résistance mais cela sous-entendrait toujours qu'elle n'en emprunte qu'un et elle oublie les autres, or comme j'ai essayé de le faire comprendre, l'électricité passe partout mais avec différentes intensité. Donc finalement une phrase un peu plus juste serait : l'électricité favorise le chemin qui offre le moins de résistance. Par contre là où il faut être vraiment clair, c'est qu'il n'est aucunement question de prise de décision ou de conscience derrière ce phénomène (en tout cas, pas dans celui décrit par la théorie de l'électromagnétisme moderne)

Message édité le 02 juillet 2018 à 16:39:17 par Jooord
Roboteube Roboteube
MP
Niveau 6
02 juillet 2018 à 19:28:46

Si l'éléctricité favorise un chemin, ça veut dire qu'elle préfère passer par un chemin ou juste qu'elle ne sera pas ralentie dans ce chemin? La resistance impacte quoi, la vitesse de l'éléctricité?

Message édité le 02 juillet 2018 à 19:29:22 par Roboteube
troglo42 troglo42
MP
Niveau 10
02 juillet 2018 à 19:38:49

Si l'éléctricité favorise le chemin le plus rapide, ça veut dire qu'elle préfère passer par un chemin ou juste qu'elle ne sera pas ralentie dans ce chemin? La resistance impacte quoi, la vitesse de l'éléctricité?

Non, rien à voir avec la notion de rapidité.

La résistance influe sur le courant pour une tension donnée (ou sur la tension pour un courant donné).

Plus la résistance sera élevée, plus le courant sera faible pour une tension donnée.

Oublie cette histoire de plus rapide, ça n'a aucun sens en électricité.

Comme je l'ai dit précédemment : comme souvent en physique, c'est en rapport avec le minimum d'énergie. Rien à voir (même vaguement) avec la notion de vitesse.

Roboteube Roboteube
MP
Niveau 6
03 juillet 2018 à 21:57:14

Le 02 juillet 2018 à 19:38:49 Troglo42 a écrit :

Si l'éléctricité favorise le chemin le plus rapide, ça veut dire qu'elle préfère passer par un chemin ou juste qu'elle ne sera pas ralentie dans ce chemin? La resistance impacte quoi, la vitesse de l'éléctricité?

Non, rien à voir avec la notion de rapidité.

La résistance influe sur le courant pour une tension donnée (ou sur la tension pour un courant donné).

Plus la résistance sera élevée, plus le courant sera faible pour une tension donnée.

Et donc la force de ce courant c'est son intensité? Ça veut dire qu'il y a une relation mathématique qui relie la résistance, l'intensité et la tension?

Le 02 juillet 2018 à 22:01:15 Jooord a écrit :

Le 02 juillet 2018 à 19:28:46 Roboteube a écrit :
Si l'éléctricité favorise un chemin, ça veut dire qu'elle préfère passer par un chemin ou juste qu'elle ne sera pas ralentie dans ce chemin? La resistance impacte quoi, la vitesse de l'éléctricité?

On peut bien parler de vitesse de l'électricité mais il faut préciser, car il y a deux concepts à dissocier (dans la théorie de l'électromagnétisme moderne) :

1) La vitesse du signal électrique qui vient "activer" les électrons. Cette vitesse est celle d'une onde électromagnétique, qu'on appelle vitesse de la lumière.

Mais d'où il sort ce signal? :question:
C'est un signal indépendant de l'éléctricité? (Vu que c'est lui qui l'active)
Il est produit par quoi, il finit où?

aAardvark aAardvark
MP
Niveau 57
03 juillet 2018 à 23:41:49

Effectivement cette affirmation comme quoi l'électricité prendrait le plus court chemin - ou plutôt le moins résistif - me paraît assez erroné, même si les lois usuelles (ohm + noeud + maille) me paraîssent toutefois correspondre à un modèle théorique (très proche de la réalité dans le cas de circuit électrique ceci dit).

Mais d'où il sort ce signal? :question:

C'est un signal indépendant de l'éléctricité? (Vu que c'est lui qui l'active)
Il est produit par quoi, il finit où?

De manière un peu analogue, tu peux tout simplement imaginer un train : un wagon peut exercer une force motrice et faire atteindre à l'ensemble du train une vitesse de 100km/h, mais si l'ensemble des rames est suffisamment rigide, alors cette poussée motrice se transmet au train entier à une vitesse qui tend vers celle de la lumière (en pure théorie du moins).

Le champ EM se propage lui aussi à cette vitesse considérée comme limite. Les électrons eux, du fait de ce champ EM, accélèrent jusqu'à une certaine vitesse (de l'ordre du mm/s environ je crois comme dit plus haut) quand l'effet résistif du circuit électrique va contrebalancer la force EM

Message édité le 03 juillet 2018 à 23:45:31 par aAardvark
Cryptopposant Cryptopposant
MP
Niveau 47
04 juillet 2018 à 09:29:25

Quand la longueur d'onde des ondes EM du système est petite devant les dimensions physiques du circuit, les notions de courant et de tension ne sont plus pertinentes. Ces grandeurs et les lois qui en découlent (Kirchhoff) sont en réalité une approximation "basse fréquence" des équations de maxwell.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Approximation_des_r%C3%A9gimes_quasi_stationnaires.
En haute fréquence, on préfère décrire (et mesurer!) les systèmes à partir des paramètres S, qui sont des coefficients de réflexion/transmissions d'ondes puisque in fine c'est bien de ça qu'il s'agit.

Mais finalement, c'est simplement deux faces d'une même pièce.

troglo42 troglo42
MP
Niveau 10
04 juillet 2018 à 14:39:27

De manière un peu analogue, tu peux tout simplement imaginer un train : un wagon peut exercer une force motrice et faire atteindre à l'ensemble du train une vitesse de 100km/h, mais si l'ensemble des rames est suffisamment rigide, alors cette poussée motrice se transmet au train entier à une vitesse qui tend vers celle de la lumière (en pure théorie du moins).

Petit détail : dans ton exemple de train, il s'agit d'une onde mécanique. La vitesse max est donc celle du son et pas de la lumière.

Mais d'où il sort ce signal? 

C'est un signal indépendant de l'éléctricité? (Vu que c'est lui qui l'active)
Il est produit par quoi, il finit où?

Le signal est une variation de tension ou de courant. Ne serait-ce qu'enclencher le système est un signal (allumer une lampe par exemple).

La transmission de ce signal se déroule à la vitesse de la lumière.

jeff0ot jeff0ot
MP
Niveau 32
04 juillet 2018 à 20:48:31

"Or, elle sait toujours quel chemin prendre. Comment est-ce que cela s'explique? "
--> autre analogie pour mieux comprendre: imagine le lit d'une rivière asséchée et l'eau arrive d'un coup , elle suit le lit tortueux asséché mais si ce lit se divise en deux, avec d'un coté un large chemin et de l'autre un chemin étroit, l'eau va t-elle décider par elle même de prendre le large chemin? Non, elle prend le plus large chemin car c'est le plus facile d’accès. Un peu d'eau ira dans le chemin étroit mais aucune conscience là dedans ! C'est pareil avec l'électricité: le courant prend le chemin le plus conducteur.

Message édité le 04 juillet 2018 à 20:49:14 par jeff0ot
aAardvark aAardvark
MP
Niveau 57
04 juillet 2018 à 21:26:14

Petit détail : dans ton exemple de train, il s'agit d'une onde mécanique. La vitesse max est donc celle du son et pas de la lumière.

Hmm non j'en doute très fortement :(

Si on imagine un ensemble très rigide, la propagation de l'onde pourrait largement dépasser la vitesse du son, il n'y a d'ailleurs pas de raison qu'il y ait une limite globale et encore moins qu'elle soit égale à celle du son

aAardvark aAardvark
MP
Niveau 57
04 juillet 2018 à 21:34:03

jeff0ot > désolé mais je ne suis pas d'accord :hap: globalement l'électricité prendra en compte l'ensemble des chemins qui s'offrent à elle je dirais plutôt

Et pour mon post plus haut : il n'y a d'ailleurs pas de raison qu'il y ait une limite globale en dehors des limites relativistes*

Message édité le 04 juillet 2018 à 21:37:31 par aAardvark
troglo42 troglo42
MP
Niveau 10
05 juillet 2018 à 12:50:00

Hmm non j'en doute très fortement :(

Si on imagine un ensemble très rigide, la propagation de l'onde pourrait largement dépasser la vitesse du son, il n'y a d'ailleurs pas de raison qu'il y ait une limite globale et encore moins qu'elle soit égale à celle du son

Prends une barre d'acier et tape à l'une de ses extrémités avec un marteau. L'onde mécanique se propagera à la vitesse du son. Voilà ton cas plus rigide.

C'est bien la vitesse du son.

Je ne l'ai pas précisé : la vitesse du son dans le milieu considéré, pas dans l'air !

Dans l'acier, c'est vers les 5'000 m/s, par exemple.

jeff0ot jeff0ot
MP
Niveau 32
06 juillet 2018 à 20:15:16

autre exemple : 14 km/s pour les ondes sismiques les plus rapides

tree123 tree123
MP
Niveau 10
08 juillet 2018 à 17:19:08

l'électricité emprunte tous les chemins, mais préférentiellement le chemin le moins résistif

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