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Niveau maths sup
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modèle microscopique de la conduction électrique

Posté par
jodusud
29-08-12 à 13:30

bonjour, pendant les vacances les profs nous ont donné quelques exos à travailler pour les premieres semaines de rentrée. Il y en a un qui me pose problème. Voici l'énoncé:
C'est en tant que conducteur de l'électricité que le cuivre trouve la plupart de ses applications industrielles . On veut proposer dans cette question un modèle microscopique pour la bonne conductivité électrique du cuivre cristallin. Dans le cristal de cuivre , un unique électron périphérique par atome de cuivre est délocalisé sur l'ensemble du volume du cristal. On notera n barre leur densité particulaire (supposée uniforme dans tout le volume du matériau), càd le nombre d'électrons de conduction par unité de volume. Les autres électrons ne participent pas à la conduction électrique.
La conduction électrique est du au déplacement des électrons de conduction sous la seule action du champ électrique imposé E(vecteur), supposé lui même statique et uniforme. Les électrons de conduction subissent aussi des chocs sur d'autres particules à des intervalles de temps plus ou moins réguliers. Aucune connaissance aux chocs n'est nécessaire dans cette partie à l'exception de celle ci: après chaque choc, la direction et la norme de la vitesse d'un electron est imprévisible.

1)On étudie un électron qui a subi un choc à l'instant t=0. Sa vitesse juste après le choc est notée vecteur vi. Exprimer la vitesse vecteur v(t) de l'électron à l'instant t.
J'ai trouvé v(t)=(-e/m)*t*vecteur E+vecteur vi

2)Que vaut <vecteur vi> , moyenne de la grandeur vi? en déduire la relation liant <vecteur v> et , âge moyen des électrons depuis le choc précédent?
je trouve <vi>=0 et <v>=(-e/m)**vecteur E

3)En déduire l'expression de la conductivité électrique Cu du cuivre en fonction de n barre , , e et me.
Je ne sais pas du tout comment trouver cela et ça me bloque pour la suite de l'exercice. Pouvez vous m'aider pour cette question??

Merci et bonne journée
jo

Posté par
athrun
re : modèle microscopique de la conduction électrique 29-08-12 à 14:33

Bonjour,

ok pour les deux premières questions.
Pour la dernière, utilise deux résultats :

\large\vec{j}=-e\bar{n}\vec{v}  (vecteur densité volumique de courant)

\large\vec{j}=\gamma_\text{Cu}\vec{E}   (loi d'Ohm locale)

Posté par
jodusud
re : modèle microscopique de la conduction électrique 29-08-12 à 17:35

merci beaucoup pour votre réponse. C'est sur qu 'avec ces formules là c'est beaucoup plus simple! Mais je ne les ai pas vues. En fin d'année ça a été dur de terminer le programme donc je sais pas si c'est au programme et qu'on a pas eu le temps de voir ca ou si c'est au programme de spé.
Savez vous si c'est au programme de sup?

Posté par
athrun
re : modèle microscopique de la conduction électrique 29-08-12 à 18:52

la première oui j'en suis quasi-certain, la seconde moins (m'enfin c'est jamais que "u=ri" sous forme locale). Je les avais fait en sup pour info.



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