Si la tension est mesurée entre deux points sur un fil, sans résistance entre les deux, la tension est-elle nulle?

J'ai un circuit série. Disons que la batterie a une différence potentielle de 10 Volts.

Sur deux points du fil avant que le courant ne frappe les résistances, j'attache les lecteurs d'un voltmètre. Puisqu'il n'y a pas de résistance et que la formule de la tension est V = IR, cela signifie-t-il que la tension se lirait nulle entre ces deux points?

Mais comment cela peut-il être - nous savons qu'il y a 10 volts de courant qui circulent!

L'exemple que donne mon professeur est que l'électricité est comme une rivière qui coule. La tension est la force de l'eau courante. Tas de roches au milieu de la rivière et c'est la résistance. Mais si vous n'empilez pas de roches et ne mesurez pas en deux points, cela ne signifie pas qu'il n'y a pas de puissance (lire: tension) dans le débit de la rivière.

Quelqu'un peut-il clarifier?

Vous semblez avoir une tension et un courant confondus.

La tension est plus correctement appelée force électromotrice . Il ne coule pas ou ne transfère pas d'énergie en soi.

Le courant (généralement mesuré en ampères) est une mesure de la quantité de charge électrique qui se déplace par unité de temps. Le courant n'est pas non plus, en soi, un flux d'énergie.

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Cela aide à penser à cela en termes de systèmes mécaniques analogues, car nous pouvons observer les systèmes mécaniques directement avec nos sens. Les systèmes mécaniques ont également une puissance, où elle est égale au produit de la force et de la vitesse:

Si vous avez de la force mais pas de vitesse, vous n'avez aucun pouvoir. Un exemple serait un élastique tendu entre deux supports fixes. La bande exerce une force sur les supports. Cette tension est l'énergie potentielle. Mais, rien ne bouge, et aucune de cette énergie stockée dans la bande étirée n'est transférée à autre chose.

Cependant, si la bande peut déplacer les supports, nous avons maintenant la vélocité. Lorsque la bande déplace les supports, l'énergie stockée dans la bande étirée sera convertie en énergie cinétique dans les supports. La vitesse à laquelle ce transfert d'énergie se produit est la puissance.

La tension est une force qui déplace la charge électrique. Le courant est la vitesse de la charge électrique. La résistance est la facilité avec laquelle il est possible de déplacer les supports.

Voici un système mécanique plus analogue à votre circuit:

Nous avons un anneau rigide, attaché à un moteur qui applique une certaine force pour le faire tourner. Également attaché à la bague, nous avons un frein, qui résiste à la rotation de la bague. Pour que cette analogie soit correcte, cela doit être un frein qui fournit une force proportionnelle à la vitesse de l'anneau qui le traverse. Imaginez qu'il est couplé à un ventilateur, alors que l'anneau tourne plus vite, le ventilateur tourne plus vite, créant une traînée plus aérodynamique .

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Quelles autres forces agissent sur l'anneau? Puisque nous envisageons un système idéalisé sans frottement, il n'y en a pas. Si vous deviez insérer des jauges de contrainte aux points A et B, vous mesureriez une différence entre elles. B est comprimé lorsque le moteur enfonce la bague dans le frein contre sa résistance, et A est étiré lorsque le moteur le suce du frein.

Mais quelle est la différence entre B et C? il n'y en a pas. Si ce n'est pas intuitivement évident, considérez que vous devez couper un espace dans l'anneau et insérer votre main pour que cette machine puisse l'écraser. Y a-t-il un moment où vous préféreriez le faire? Non, votre main sera également écrasée, peu importe où vous le faites sur le côté gauche de l'anneau.

Les forces mesurées par les jauges de contrainte sont analogues à la tension. Nous ne pouvons mesurer que des tensions par rapport à une autre tension. C'est pourquoi votre voltmètre a deux sondes. Partout où vous mettez le fil noir est défini comme "0V". Donc, le scénario que vous présentez dans votre question est comme mesurer la différence entre B et C: c'est zéro.

Cela semble un peu bizarre, car nous savons qu'il y a une force de compression sur tout ce côté de l'anneau. Il semble que cela devrait être bon pour quelque chose. Mais considérez ceci: le poids de tout le gaz dans l'atmosphère terrestre entraîne une pression au niveau de la mer d'environ 15 livres par pouce carré. Est-ce à dire que nous pouvons fabriquer une machine qui est alimentée simplement parce qu'elle est exposée à cette pression? Non. Pour travailler avec cette pression atmosphérique, nous avons besoin d'une différence de pression. Sans différence, nous ne pouvons pas faire bouger l'air. Considérez à nouveau les définitions du pouvoir ci-dessus, et il devrait devenir clair comment cela est vrai.

Votre voltmètre et votre professeur ont tous les deux raison, mais l'analogie de l'eau avec l'électricité ne peut aller que si loin. Un gros inconvénient est que, contrairement à l'eau, il n'y a pas de tension absolue. La tension est toujours relative entre deux points.

Il n'existe pas de "10 volts de courant circulant". La tension est la force qui pousse les charges à faire du courant. Le courant est les charges qui coulent réellement. Il est tout à fait possible d'avoir une tension sans courant et un courant sans tension (ou sans tension mesurable).

L'analogie avec la rivière de votre professeur fonctionne toujours dans ce cas si vous l'appliquez correctement. La tension est la pression dans la rivière qui pousse l'eau en aval. Dans une rivière, vous pouvez voir cette pression comme l'altitude de la surface de l'eau. Lorsque vous empilez des rochers dans la rivière, la surface de la rivière sera plus élevée au-dessus des rochers qu'en dessous. Cela apparaîtrait comme une différence de pression si vous mesuriez avec une jauge de pression relative entre au-dessus et au-dessous des roches.

Le fil est comme une rivière sans roches. La pression à un moment donné et quelques pieds en amont sont toujours les mêmes. C'est ce que vous montre votre voltmètre. Une différence entre une vraie rivière et un fil de cuivre est que le fil de cuivre est une rivière beaucoup plus idéale, contrairement à tout ce que la vraie eau peut faire. Le fil est tellement non rocheux (pas une résistance) que très très peu de tension s'accumule pour l'écoulement. Il y a en fait une petite différence de tension entre les deux points sur le fil, mais le fil est si bon conducteur que cette différence de tension est trop petite pour qu'un multimètre ordinaire puisse mesurer. Si vous remplacez le petit morceau de fil par quelques 10s de mètres de fil, puis mesurez à travers cela, votre multimètre peut montrer une petite tension.

il y a 10 volts de courant qui circulent!

La tension ne "coule" pas. Il est une mesure du potentiel electrovoltaic et existe donc que sur deux points.

C'est la même chose que d'essayer de mesurer la hauteur d'une montagne; il n'y a pas de "hauteur absolue", il n'y a qu'une hauteur par rapport à autre chose, par exemple les plaines qui l'entourent, le niveau de la mer, etc.

La chose à propos de la tension est qu'elle doit toujours être mesurée par rapport à quelque chose. En d'autres termes, les compteurs mesurent les différences de tension et non les niveaux de tension individuels . Dans une situation idéale, le compteur de votre exemple indiquera zéro. Cependant, même le fil a une petite résistance, il y aura donc une très petite lecture de tension si vous avez un compteur avec une précision micro-volt.

En partant sur une petite tangente avec l'explication de la différence de tension, les niveaux de tension ne blessent pas réellement les gens. Ce sont les différences de tension qui blessent les gens. C'est ainsi que les techniciens peuvent travailler sur 500 000 lignes de tension sans se faire frire. Ils portent leur niveau de tension à 500 KV, la différence de tension à travers leur corps est donc nulle.

Voici un exemple qu'un de mes professeurs de physique nous a dit d'aider à comprendre ce concept. Imaginez que vous êtes au sommet de l'Empire State Building. Cette hauteur ne vous fait pas de mal. Cependant, si vous sautiez, la différence de hauteur vous tuerait. C'est le même concept avec la tension.

En fait, il y a une chute de tension entre deux points le long du fil - mais elle sera faible car la résistance du fil est faible (même le fil a quelques cailloux).

Exemple : si la résistance du fil entre les deux broches est très faible (disons 1/1000 ohms) et qu'un courant de 1 ampère circule, il y aura une chute de tension de 1/1000 ème de volt (0,001 V) entre le les broches de votre voltmètre.

Si votre voltmètre est réglé sur une plage de 10 V, vous ne verrez pas cette chute de tension et le compteur lira zéro.

Si vous pouvez obtenir un voltmètre pour mesurer jusqu'à la plage mV ou même uV, vous verrez que lorsque vous déplacez les broches du compteur le long du fil, vous obtiendrez un changement de tension tant que le courant circule dans le circuit.

S'il n'y a PAS de courant (c'est-à-dire que le circuit est coupé), vous n'obtiendrez pas ce changement de tension.

En effet, un voltmètre mesure la différence de tension entre les deux sondes. Puisqu'il n'y a aucun élément de circuit tel qu'une résistance entre vos fils pour faire chuter la tension, la différence de tension est nulle et vous obtiendrez une lecture de tension de zéro. En ce qui concerne votre analogie avec la rivière, car il n'y a pas de roches (résistances AKA), la quantité d'eau et la vitesse à laquelle l'eau entre entre vos sondes seront les mêmes.

Si la tension est mesurée, alors la tension est ce que dit la mesure, par définition. Si vous l'appelez simplement zéro en fonction d'un autre raisonnement, comme la résistivité et la distance du fil, et la quantité de courant circulant, alors cela ne prend plus en compte la mesure.