Le courant est la quantité d'électrons traversant un fil. Pouvons-nous dire que la tension est la vitesse de ces électrons?
voltage
terminology
electron
Sadiq
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Réponses:
Non, ce n'est pas la vitesse des électrons se déplaçant à l'intérieur du conducteur.
L'unité de tension est l'énergie potentielle par charge :
Un exemple...
Imaginez que nous ayons une boule de masse M = 10 kg .
Cette boule existe dans un champ gravitationnel conservateur (le champ gravitationnel de la Terre). Si nous voulons l'élever d'une hauteur de 1 mètre, nous devons - d'une manière ou d'une autre - fournir une quantité d'énergie X , ce qui donne à la balle une vitesse suffisante pour se déplacer de 1 mètre au-dessus de sa surface.
Nous donnerons au ballon cette quantité d'énergie en termes d' énergie cinétique (vitesse). Nous lançons donc la balle vers le haut avec une certaine vitesse, et lorsque la balle se déplace vers le haut, sa vitesse diminue; et son énergie potentielle augmente jusqu'à ce qu'elle s'arrête et que toute l'énergie cinétique soit convertie en énergie potentielle.
L'image suivante montre la quantité d' énergie potentielle pour une boule de masse M = 10 kg à différentes hauteurs au-dessus du niveau de la mer:
Mais que faire si nous voulons faire une échelle générique?
Pour toute balle d'une masse arbitraire, à n'importe quelle hauteur, nous pouvons obtenir la quantité d'énergie pour chaque 1 kg (énergie par masse):
Maintenant, nous pouvons dire qu'à une hauteur de 3 mètres au-dessus du niveau de la mer, tout objet de masse X aura une quantité d'énergie égale à 29,4 joules pour 1 kg de masse. Cela est dû au champ gravitationnel de la Terre .
La tension , ou potentiel électrique , est la quantité d'énergie potentielle (joules) que tout "corps chargé" dans un champ électrique aura, pour chaque 1 coulomb de charge électrique qu'il contient.
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La tension est une propriété d'un champ électrique.
Un champ électrique se comporte un peu comme un champ gravitationnel. Les objets dans un champ gravitationnel sont rapprochés. Lâchez une pierre dans un champ gravitationnel et elle accélérera vers le bas, prenant l'énergie du champ.
Les champs électriques, contrairement aux champs gravitationnels, ont une polarité. Lâchez un électron dans un champ électrique et il accélérera dans le sens de la charge positive. L'électron n'a pas de tension, il a une charge: coulombs .1.6×10−19
La force appliquée à l'électron dépend de la tension des côtés positifs et négatifs du champ et de leur distance.
C'est tout dans l'espace libre. Et à l'intérieur d'un fil? La situation y ressemble beaucoup plus à un tube rempli de billes qu'à un espace libre. Appliquez une force à la balle à une extrémité et elle poussera la balle à l'autre extrémité. Appliquez une tension à un fil et les électrons se déplaceront, forçant celui à l'extrémité positive. La force appliquée correspond à la tension appliquée au fil.
L'élément clé de ce modèle est que la force se déplace beaucoup plus rapidement que les boules / électrons qui la transmettent - elle ne nécessite pas de boule / d'électron pour passer tout au long, elle lui suffit de pousser ses voisins.
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Prenez un scénario en temps réel,
Nous pouvons prendre l'eau comme analogie.
Considérons un réservoir suspendu et un robinet d'eau qui est alimenté par ce réservoir supérieur.
À présent,
Chaque fois que vous ouvrez un robinet, de l'eau passera par ce robinet.
La quantité d'eau qui traverse est équivalente à la quantité actuelle
À quelle pression vient, c'est la tension
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Non, la tension est "l'énergie potentielle" donnée aux électrons. Comme si vous preniez une pierre et que vous vous soulevez. Tant que vous ne connectez pas une charge, l'électron ne va nulle part.
Si vous le laissez tomber sur la pierre (ou connectez une résistance à votre source de tension), l'énergie déplace la pierre (électrons).
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Non
La tension est une mesure de la quantité d'énergie fournie pour la charge. À sa base, un électron (charge de base) reçoit 1,602 × 10 -19 joules lorsqu'il est déplacé à travers une différence de potentiel électrique d'un volt. Un électron aurait alors une énergie de 1 électron-volt.
La tension est donc l'énergie divisée par la charge.
Vous pouvez commencer par la puissance et la multiplier par le temps pour obtenir de l'énergie:
Énergie = puissance × temps = V ⋅ I × temps.
Remplacez maintenant Q (charge) par le temps × actuel et vous obtenez:
Energie = V ⋅ Q ou V = Energie / Q .
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Il s'agit en fait d'une question de physique. Je ne crois pas qu'il existe une méthode expérimentale disponible dans les limites de la discipline de génie électrique pour répondre à cette question de manière crédible.
Cela dit, il est communément admis que la vitesse des électrons dans un conducteur subissant un flux de courant est en fait assez lente par rapport à la vitesse de la lumière. Ceci est souvent appelé la "vitesse de dérive" des électrons. Cependant, les effets de la tension et du courant sur les électrons se propagent à travers le conducteur à presque la vitesse de la lumière. L'analogie habituelle est une pipe remplie de billes. Si vous poussez le marbre à une extrémité du tuyau, le marbre à l'autre extrémité subira la poussée presque instantanément, même si aucun des billes intermédiaires n'a bougé.
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La tension est la pression qui pousse les électrons autour d'un circuit. Cela ne dit rien sur leur vitesse. Si vous prenez une batterie de 1,5 V et que vous ne la connectez à rien, il y a toujours 1,5 V présent, même si aucun électron ne circule nulle part.
De plus, la tension est la différence de pression entre deux points. Vous ne pouvez mesurer la tension qu'entre un point et un autre. C'est pourquoi on l'appelle aussi "différence de potentiel".
Il est possible de calculer la vitesse moyenne des électrons si vous connaissez le courant, les propriétés physiques du fil (en particulier sa surface en coupe) et les propriétés du matériau à partir duquel le fil est fabriqué (l'espacement entre les atomes et combien il y a des électrons libres par atome).
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Non, la tension n'est pas la vitesse des électrons à travers un fil, mais le courant (presque) l'est.
Vous avez dit: "Le courant est la quantité d'électrons qui traversent un fil", mais ce n'est pas tout à fait correct. Le courant est la quantité de charge électrique (électrons) traversant un conducteur par unité de temps. L' ampère , notre unité de mesure du courant, est défini comme 1 coulomb de charge électrique par seconde. Le courant est une valeur de taux.
Pour l' analogie de la conduite d'eau , la charge (coulombs) est analogue au volume d'eau (gallons), le courant (ampères) est analogue au débit d'eau (gallons par minute) et la tension est analogue à la pression de l'eau qui provoque la couler.
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La tension n'est pas une propriété des électrons. L'électron est le «sujet» tel qu'il est. Une tension (ou différence de potentiel) est la «capacité» de transporter une certaine charge. En électronique, cette charge est généralement portée par les électrons. Une tension plus élevée est capable de transporter plus d'électrons, induisant ainsi un courant plus élevé.
Une autre façon de voir les choses est que la tension est la quantité d'énergie potentielle qu'un électron gagne ou perd en se déplaçant d'un potentiel à un autre potentiel. De cette façon, la tension est très similaire à l'énergie potentielle en cinétique - si je soulève une balle, les propriétés de la balle ne changent pas mais elle gagne de l'énergie potentielle.
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Si un électron était un marbre, la tension est comme la hauteur de la pente que le marbre est au sommet.
Ce pourrait être une pente très haute - des kilomètres de haut. Ce pourrait être une petite augmentation - seulement quelques centimètres. C'est ce qui est déterminé par la tension.
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La vitesse des électrons dépend de la densité du fil. Cela dépend également du nombre d'atomes libres dans le conducteur.
Pensez-y comme en poussant du sable à travers des pierres. Plus les pierres sont denses, plus il devient difficile de pousser le sable à travers elles.
Plus il y a de sable (électrons libres) à l'intérieur, moins vous aurez besoin de distance pour pousser la même quantité de sable tombant à l'autre extrémité.
Pour plus de détails, vous pouvez lire sur la vitesse de dérive . La vitesse réelle d'un électron dans l'exemple n'est que de 23 µm / s.
En fait, la tension influencera la vitesse des électrons : dans la formule donnée, remplacez I par U / R et vous verrez que la vitesse augmentera avec la tension.
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Beaucoup de bonnes informations ici pour clarifier, espérons-le, votre question.
La tension peut être considérée comme la différence d'énergie entre deux points d'un réseau (différence de potentiel), pensez à la tension qui a chuté à travers une résistance. Différent à chaque extrémité en raison de la puissance dissipée à travers la résistance elle-même.
Si vous devez considérer la tension d'alimentation d'un circuit (EMF, force électromotrice), elle peut être considérée comme la pression forçant le courant à travers le circuit.
une note sur le flux d'électrons
La convention est supposée que le courant passe de + à -, mais ce flux d'électrons est de - à +. Les formules, etc. fonctionneront bien sûr avec cette convention, car généralement nous ne nous soucions pas du flux d'électrons, à moins que nous ne soyons dans le domaine des semi-conducteurs, mais il est important de se rappeler qu'ils circulent en fait de - à + (l'électron étant un porteur de charge négatif).
J'espère que cela ainsi que les nombreux autres commentaires seront utiles. Tony
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Non. La réponse la plus simple possible est que la tension est la densité d'électrons. Autrement dit, la «pression» requise pour les pousser ensemble contre leur force répulsive. Bien sûr, cela est compliqué par d'autres facteurs tels que le support dans lequel ils se déplacent.
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