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Electricité : tension (?)

Posté par
mateo4444
18-08-08 à 22:04

Bonjour à tous, et merci de me consacrer du temps
Voila j'ai toujours eu un problème de compéhension général en ce qui concerne la notion de tension. Je connais les définitions, mais celà ne suffit pour m'oter quelques questions, notemment:
-la tension à elle pour origine la réaction chimique dans la pile ? ; si oui y a t'il un lien entre la tension et  la différence de vitesse entre les deux réactions inverses dans cette pile (qui fait qu'elle n'est pas à l'équilibre) ?  
-En fait, ma question est surtout la suivante : d'ou vient la tension, d'ou nait-elle et comment?
Voila, ca serait très gentil à vous de répondre c'est une chose qui m'a toujours paru sombre
Merci

Posté par
122155
re : Electricité : tension (?) 19-08-08 à 14:02

En général la tension correspond à la différence de potentiel entre deux points .
La f.é.m. d'une pile = la différence entre le potentiel standard rédox du couple dont l'oxydant est le plus fort et celui du couple dont l'oxydant est le plus faible. Elle est donc due aux réactions chimiques qui se produisent ds la pile.
Par exemple dans le cas de la pile Danill :
E= 0(Cu 2+/Cu)-0(Zn 2+ /Zn) )=034V-(0,76V)=1,1V
En revanche on peut dire que la tension (continue ou altérnative) est en relation avec le "champ électromagnétique" (ou électrique), lequel est la cause du mouvement des électrons .

ça se comporte comme l'interaction entre deux types "d'objets" physiques : d'un côté les charges qui créent le champ (Loi de Coulomb), et de l'autre ce même champ qui a la possibilité d'agir sur les électrons en cherchant à les mettre en mouvement.

Posté par
mateo4444
re : Electricité : tension (?) 19-08-08 à 17:22

merci de ta réponse 122155
cependant il y a qqs choses que je ne comprends :
tu dis que la tension est en relation avec le champ électrique crée par charges selon la loi de Coulomb : mais ou sont situés ces charges qui créent le champ et quelles sont elles?
désolé si je donne l'impression de ne rien comprendre mais c'est un point qui m'échape réellement...

Posté par
122155
re : Electricité : tension (?) 19-08-08 à 18:03

Salut:
Par exemple dans le cas de la pile ,meme si le circuit est ouvert il existe une tension entre ses poles, car l'ouverture du circuit n'interrompe pas les réactions chimiques qui se produisent de chaque compartiment de la pile.
Ily'a alors une energie chimique qui se produit ,celle ci se transforme en energie éléctrique losqu'on ferme le circuit .
Les porteurs de charge sont les éléctrons ds le circuit extérieur et les ions positifs et négatifs ds l'intérieurs de la pile (au niveau du pont ionique).Il s'agit ds ce cas d'un champ éléctrique.
l'énergie chimique se transforme en energie éléctrique.

Dans le cas d'un dynamos de byciclette en tournant le galet il y'a apparition d'une tension ,naissance d'un courant induit du à la variation d'un flux magnétique à travert la bobine du dynamo .mais dès qu'on arrete de faire tourner le galet la tension disparait .Il s'agit bien de la transformation d'une energie mécanique en energie éléctrique.
Rappel toi de la loi deLavoisier <<RIEN NE SE PERD RIEN NE SE GAGNE  TOUT SE TRANSFORME><

Posté par
mateo4444
re : Electricité : tension (?) 21-08-08 à 09:48

Merci beaucoup 122155! C'est toujours plus instinctif avec les énergies. Cependant, je me demande justement comment s'interprète l'énergie électrique : qu'est-ce qu'elle est exactement ? une "energie cinétique microscopique" des électrons ? ou "potentielle" ou bien autre chose ?
En tout cas, merci d'avoir pris du temps pour me répondre

Posté par
122155
re : Electricité : tension (?) 21-08-08 à 12:29

Salut:
Le travail électrique est dû au déplacement des électrons dans un conducteur sous l'influence d'un champ électrique.Par conséquence l'énergie électrique se manifeste par ce déplacement d'électrons .
Donc  l'énergie électrique  s'interprète  par l'apparition d'une energie cinétique microscopique due au mouvement des éléctrons  .
Mais à savoir que ce mouvement des  éléctrons n'est un mvt très rapide , pour éclaircir ce qui se passe (pourquoi dès qu'on touche l'intérrupteur la lampe de la classe s'alumme ?)que font alors les éléctrons pour aller de l'intérrupteur jusqu'à la lampe ds ce bref instant?
Tout se passe come si le sol de la classe est complétement plein de billes les unes se touchent avec les autres  (les éléctrons libres ds le conducteur)dès qu'on touche la bille qui est près de la porte ,celle qui est au fond de salle se met en mouvement.

Posté par
mateo4444
re : Electricité : tension (?) 21-08-08 à 13:43

Merci 122155

Oui je vois
Mais imagine que je branche un générateur à une lampe. Les électrons recoivent tous en même temps, si j'ai bien compris, de l'énergie électrique provenant du générateur qui la leur cède. Cette énergie est interprétée comme de l'énergie cinétique microscopique qui met les électrons en mouvement. Quand ils "arrivent" à la lampe, celle ci leur prend de l'énergie qu'elle va transformer en energie interne, puis qu'ele "évacura" par rayonnement. Mais puisque la tension aux bornes du générateur et de la lampe sont identiques, il me semble que toute la quantité d'énergie donnée par le générateur aux electrons , soit leur "energie cinetique microscopique" correspond à l'energie transféree à la lampe. Dans ce cas, il me semble que les electrons perdraient toute leur vitesse et s'arreteraient à la sortie de la lampe...
Merci encore

Posté par
122155
re : Electricité : tension (?) 21-08-08 à 13:52

Salut:
Tout se passe come s'il s'agit d'une excitation des éléctrons par le générateur qui est est source de la production de l'energie éléctrique.Etant donné que le générateur est branché l'excitation existe et l'energie éléctrique se craie.

Posté par
mateo4444
re : Electricité : tension (?) 23-08-08 à 16:49

Salut

Merci pour tes réponses 122155 cependant je ne capte toujours pas...
J'ai lu un livre traitant de facon assez complète l'électrocinétique et des choses me paraissent réellement incohérentes...

Voila : soit un générateur avec P borne positive et N borne négative. On imagine dans un fil conducteur les deux bornes A et B, dans l'ordre, de P à N :
PABN.
Entre A et B il existe donc un chps electrique (on le pose ici comme étant uniforme) avec un vecteur chps electrique E dans le sens
AB.
Pour un electron, qui "va" de B vers A sous l'action de la force electrique, il y a un travail de cette force telle que :
W AB= BA(vectoriel).F(vectoriel)
               = eEd (avec d=BA la distance et eE la valeur de la force electrique)
               = e(VA - VB)
Cela signifirait que le travail de cette force est proportionelle à la diff. de potentielle, or ce qu'il me semble incohérent c'est que entre A et B la tension est nulle (car fil conducteur) donc le travail est...nul? pourtant la force électrique travaille bien entre B et A ? Alors pourquoi la formule dit le contraire ?

Ensuite, normalement, selon le théorème de lenergie cinetique la valeur de la vitesse de l'electron devrait augmenter, car le travail (bien que la formule dise le contraire) est positif. L'energie potentielle de l'electron devrait donc diminuer pour devenir de l'energie cinetique sous l'effet du travail de la force, or puisque l'electron "remonte" les potentiel, son energie cinétique augmente ET son energie potentielle augmente en meme temps...? Il y aurait alors "création" d'energie à partir de rien (et je sais cela impossible...)?

Si on pouvait répondre à ces deux question, cela me ferait vraiment plaisir  
Merci

Posté par
122155
re : Electricité : tension (?) 23-08-08 à 18:29

Dans un circuit  fermé, le générateur produit une tension électrique entre ses bornes P et N (donc un champ éléctrique uniforme) .
Ce champ éléctrique uniforme qui se produit entre P et N   \vec{E} est tjs orienté ds le sens des potentielles décroissants (VP>VN)càd de P vers N.
                P|  ---\vec{E}--->   |N
Un éléctron dans ce champs sera soumis à une force \vec{F}=q.\vec{E}, q=-e<0 donc \vec{F}et \vec{E}ont des sens opposés.
              P |   \vec{F} <----e-   | N  .
En ce qui conserne les points A  et B du conducteur ( on avait VA=VB avant d'établir la  tension par le générateur.
Mais après on est dans un champ éléctrique uniforme dont on déscent les potentielles au fure et à mesure qu'on s'éloigne de P vers N.  ( on parle des surfaces équipotentielles = ensembles de points qui ont meme potentielles) par conséquence VA>VB.

              P |   .A          .B         | N
On peut se demender pourquoi l'éléctron passe de B vers A et pas le contraire?
En effet le travail de la force éléctrique qui s'exerce sur l'éctron de B à A est :
W\vec{F}_(B->A)=q.U__B_A   avec : q=-e<0  et UBA=VB-VA<0 ===> W>0         =>l'éléctron passe bien de B vers A.

Ensuite tu parle de l'energie potentielle .est ce l'energie de potentielle de pesenteur ? (elle est constante entre A et B ).

ou bien tu as fait une confusion entre potentienl d'un point et energie potentielle.

Posté par
mateo4444
re : Electricité : tension (?) 23-08-08 à 19:33

Salut

Donc en fait, il n'existe pas deux points au même potentiel dans le circuit mais les potentiels diminuent "linéairement" au cours du trajet? (et non pas par "acoups" après chaque recepteur?)

Je voulais parler d'une energie potentiel "électrique", car il me semblait qu'à cause du champ electrique l'electron accumulait une energie du fait de sa position dans le champ, de manière analogue avec l'energie potentielle de pesanteur, non?

Si le travail est bien positif, selon le théorème de l'energie cinétique, l'electron gagne en energie cinétique : mais alors pourquoi est-ce que l'intensité est constante (soit la vitesse de l'electron ne change pas) ? ¨

Posté par
122155
re : Electricité : tension (?) 24-08-08 à 08:54

Salut mateo4444

le courant électrique dans un conducteur peut être compris en faisant  une analogie avec de l'eau circulant dans une conduite  .
Pour qu'il y ait un écoulement, il faut que l'eau s'écoule d'une région plus élevée (réservoir) vers une région plus basse , cette différence de niveau peut être remplacer par une pompe hydraulique qui pousse l'eau dans la conduite .

Le générateur joue le rôle de la pompe dans un circuit électrique  il pousse les électrons de sa borne négative vers sa borne positive.
le "générateur électrique" qui est alors l'équivalent de la pompe hydraulique pour l'eau , produit entre ses bornes une tension (différence de potentiel) donc un champ électrique uniforme ayant le même sens du courant qui  met les électrons libres en mouvement dans le sens inverse, à vitesse constante.

Alors que si on revient à ta question concernant la variation de la vitesse de l'électron d'un point à un autre  . Tu ne dois pas raisonner comme si tu as un seul électron se déplaçant dans un champ électrique  (comme dans les appareils  d'accélération des particules ou il y'a généralement le vide).

Car dans les conducteurs  les électrons subissent deux forces opposées : la force motrice électrique (force électrique), et la résistance exercée par le réseau métallique.

Mais pour bien  comprendre se qui se passe ce courant peut être représenter comme un tuyau  plein de billes ,qui se touchent avec les autres , une foule de billes (électrons libres) , un train d'électron si tu veux.(à tenir compte de la structure lacunaire de la matière).

                                              
Dès qu' on touche lentement une bille à l'une des extrémités, celle qui se trouve dans l'autre bout du file bouge instantanément .

Même si on fait souder un fil de cuivre à un fil d'aluminium , car tout les électrons se ressemblent et la matière reste neutre au cour du déplacement.

Bien que le déplacement des e- soit très lent (une dizaine de cm par heure), les effets du courant électrique sont instantanés parce qu'il ne peut y avoir accumulation de charges électriques en un point du circuit. Toute la foule se déplace en même temps , sans laisser d'espace vide entre elle à vitesse constante .

C'est la vitesse à laquelle le mouvement d'un électron est transmis à son petit copain électron à coté de lui.

La vitesse des électrons dans un conducteur est considérablement plus lente (quelques millimètres par seconde).

Dans un bon conducteur électrique, la vitesse des électrons est à peu près celle d'un escargot !
On peu se demander si les électrons sont si lents comment se fait-il que lorsque j'appuie sur l'interrupteur  par exemple, l'ampoule s'allume instantanément ?

Il faut se rappeler ce qu'est l'électricité : un déplacement d'électrons, de la borne - à la borne + de la pile.
Jouons aux électrons : les élèves se placent en file indienne. Dès que l'enseignant en donne l'ordre, le dernier avance. Ce faisant, il pousse le précédent, qui pousse à son tour le précédent et ainsi de suite. Tout le monde avance donc à la même vitesse pour que le train reste lié.

Pour les électrons, c'est la même chose… Ils se déplacent donc assez lentement, mais le mouvement qu'un électron crée en allant chez son voisin, en le bousculant vers le voisin et ainsi de suite permet à l'ampoule de s'allumer très vite.

Un électron se déplace à la vitesse d'environ 60 cm par heure. Mais l'ordre d'allumer l'ampoule arrive, par la « bousculade d'électrons », à la vitesse de la lumière (c'est-à-dire 300 000 km/s )

Electricité : tension (?)



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