Question:
Comment les électrons savent-ils quel chemin emprunter dans un circuit?
Swapnanil Saha
2012-08-07 17:16:16 UTC
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Le courant est maximal dans les segments d'un circuit qui offrent le moins de résistance. Mais comment les électrons savent-ils à l'avance quel chemin résistera le moins à leur dérive?

Quatre réponses:
John Rennie
2012-08-07 19:10:22 UTC
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C'est vraiment la même chose que la réponse d'Adam mais formulée différemment.

Supposons que vous ayez un seul fil et que vous le connectiez à une batterie. Les électrons commencent à circuler, mais ce faisant, la résistance à leur flux (c'est-à-dire la résistance du fil) génère une différence de potentiel. Le débit d'électrons, c'est-à-dire le courant, s'accumule jusqu'à ce que la différence de potentiel soit égale à la tension de la batterie, et à ce stade, le courant devient constant. Tout cela se produit à peu près à la vitesse de la lumière.

Maintenant, prenons l'exemple d'avoir, disons, deux fils (A et B) avec des résistances différentes connectées entre les fils - disons $ R_A \ gt R_B $. Les premiers électrons à circuler seront répartis au hasard entre les deux fils, A et B, mais comme le fil A a une plus grande résistance, la différence de potentiel le long de celui-ci s'accumulera plus rapidement. Les électrons ressentent cette différence de potentiel, donc moins d'électrons circuleront à travers A et plus d'électrons traverseront le fil B. À son tour, le potentiel le long du fil B s'accumulera et finalement la différence de potentiel le long des deux fils sera égale à celle de la batterie. Comme ci-dessus, cela se produit extrêmement rapidement.

Les électrons ne savent donc pas à l'avance quel chemin a le moins de résistance, et en effet les premiers électrons à circuler choisiront des chemins aléatoires. Cependant, une fois que le courant s'est stabilisé, le flux d'électrons est limité par l'électron qui circule en avant, et ceux-ci sont limités par la résistance des chemins.

Pour faire une analogie, imaginez qu'il y ait deux portes menant hors d'un théâtre, une petite porte et une grande porte. La première personne à partir après le spectacle choisira une porte au hasard, mais à mesure que les files d'attente s'accumulent, plus de personnes choisiront la plus grande porte car la file d'attente se déplace plus rapidement.

+1 l'analogie de la porte est probablement l'une des meilleures que j'ai entendues.
«la résistance à leur écoulement (c'est-à-dire la résistance du fil) génère une différence de potentiel» - Comment?Est-ce équivalent à l'effet de col de bouteille que vous utilisez dans votre analogie?
AdamRedwine
2012-08-07 17:27:23 UTC
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Ils ne le font pas. Les électrons suivent le chemin de moindre résistance de la même manière que l'eau s'écoule vers le bas. Les électrons n'agissent pas collectivement, chaque électron individuel est chassé des autres électrons et conduit vers des charges positives. Le résultat collectif est bien décrit par l'affirmation selon laquelle ils suivent le chemin de la moindre résistance.

L'eau coule dans les deux chemins. Lorsqu'il atteint le barrage, il le remplit. Tant que l'eau qui coule dans le barrage est plus grande que celle qui en sort, le niveau augmente. Non, l'eau n'est pas "plus heureuse" (je pense que c'est un problème de traduction). L'eau va là où l'eau va et elle va ainsi à cause des forces qui agissent sur elle; il en va de même pour l'électricité.
@SwapnanilSaha L'eau ne coule pas en bas de la colline simplement parce que le bas de celle-ci est plus bas, elle coule en bas parce que la colline est inclinée à la position des molécules d'eau.
@AdamRedwine: Je suis assez confiant dans ma traduction et je pense que vous ne respectez pas les émotions de la nature.
@ Darthfett: Désolé, ne pouvait pas vous comprendre.
Je pense que c'est une mauvaise analogie, à moins que vous n'imaginiez que l'eau coule à l'intérieur des tuyaux. Un blocage dans un tuyau entraînera une pression plus élevée plus haut, et c'est pourquoi l'eau n'y coule pas.
@Nathaniel, oui, l'eau à l'intérieur des tuyaux est une analogie plus appropriée pour l'électricité dans les fils. La réponse de John rend cela plus clair.
@SwapnanilSaha, si vous pensez que l'eau est «plus heureuse», qu'il en soit ainsi, mais de telles considérations ne vous mèneront pas loin dans les sciences dures. La physique dit qu'une roche tombe à cause des lois de la thermodynamique et de la gravité, pas parce qu'elle serait plus heureuse sur le terrain.
my2cts
2018-10-30 03:22:09 UTC
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Les électrons vont là où le champ électrique les pousse ou les tire.C'est ainsi qu'ils «savent» où aller.Dans une résistance, la dérive des électrons ralentit de sorte que les électrons ont tendance à s'entasser devant elle.Cela crée un champ répulsif et repousse les électrons vers un autre canal conducteur.

Randy Zeitman
2018-10-30 03:03:21 UTC
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Un signal ne suit PAS le chemin de moindre résistance.

Cette déclaration implique qu'il existe plusieurs chemins possibles.

Le signal, à chaque instant, «voit» UN circuit qui peut dépendre du fait que le signal est constant (DC) ou alterné (AC).



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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