Si le courant est le même, est-il exact de dire que la vitesse de charge traversant une résistance est supérieure à celle d’un fil normal?

codetalker

Si le courant est le même, est-il exact de dire que la vitesse de charge traversant une résistance est supérieure à celle d’un fil normal?


Il m’a fallu beaucoup de temps pour comprendre que le courant est constant tout au long du circuit. Et maintenant, je suis coincé à une dernière chose: la vitesse de charge. Voici ce que je pense:

Le courant est défini comme la quantité de charge passant par un point à un instant donné, et de ceci nous pouvons déduire que le courant est constant dans tout un circuit. Mais, si cela est vrai, la vitesse de charge à travers une résistance ne serait-elle pas augmentée? Pensons à une analogie, l’eau qui coule dans un tuyau. Supposons que l’eau s’écoule à travers un tuyau plus large (analogue à un fil de moindre résistance) et qu’une plus grande quantité d’eau puisse s’écouler au-delà d’un point en raison de la plus grande section transversale. Maintenant, soudain, l’eau rencontre un tuyau plus petit (analogue à la résistance). Ainsi, moins de quantité de charge peut s’écouler à travers elle en raison de moins de section transversale. Mais, si le volume d’eau qui coule dans un temps

T

(analogue au courant) est le même, le débit de l’eau dans le tuyau le plus étroit (la résistance) ne sera-t-il pas plus élevé?

Je pose cette question parce qu’en voyant des réponses à la question « Pourquoi le courant est-il constant? » , J’ai vu des gens dire que la vitesse de charge ralentit un peu à travers une résistance, ce qui me semble incorrect.

Qmécanicien ♦

Veuillez lier à l’autre question.

codetalker

@Qmechanic, l’autre question n’a pas reçu de réponse sur Phys.SE, elle a été répondue sur un autre site. Cependant, si vous le souhaitez, je peux y accéder.

Réponses


 Farcher

La réponse à ta question est oui ».

La relation pertinente est

je = n q UNE v

je

est le courant,

q

est la charge sur un seul porteur de charge

n

est le nombre de porteurs de charges par unité de volume et

v

est l’amplitude de la vitesse de dérive.

Dans un circuit série, le courant est constant en raison de la loi de conservation de la charge.
Cela signifie que la quantité de charge par seconde entrant dans un conducteur à une extrémité doit être égale à la quantité de charge par seconde quittant le conducteur à l’autre extrémité.
La charge n’est pas créée ou détruite dans le conducteur.

Pour simplifier les choses, regardons les variables une par une et supposons que le courant est le même dans un circuit complet ou une partie de circuit.

Garder la surface et la charge sur un support de charge de la même manière signifie que si un conducteur a moins de porteurs de charge par volume unitaire, la vitesse de dérive doit être supérieure à la vitesse de dérive dans un conducteur avec plus de porteurs de charge par volume unitaire.
Alors, comment cette vitesse de dérive accrue est-elle atteinte?
Il est obtenu en ayant une plus grande tension (par unité de longueur du conducteur) aux bornes du conducteur qui a le moins de porteurs de charge par unité de volume.
Donc, si vous aviez un morceau de cuivre et de fer (un pire conducteur électrique que le cuivre) qui avait les mêmes dimensions que le cuivre en série et que vous passiez un courant, la tension aux bornes du fer serait plus grande que la tension aux bornes du cuivre.
Autrement dit, la résistance de l’échantillon de fer est plus grande que celle du cuivre.
C’est votre situation de résistance et de fil de cuivre.

Supposons maintenant qu’il y avait deux fils de cuivre connectés en série de la même longueur mais qu’un morceau de fil avait deux fois la section transversale de l’autre.
Pour transporter la même quantité de charge par seconde à travers les deux fils, la vitesse de dérive dans le fil le plus fin doit être le double de celle du fil le plus épais.
On pourrait dire qu’il y avait au total moins de porteurs de charge dans le fil plus mince que dans le fil plus épais et donc pour transporter la même charge par seconde, les porteurs de charge devraient se déplacer deux fois plus vite.
Comment cette vitesse supplémentaire est-elle obtenue, encore une fois en ayant une tension plus élevée à travers le fil plus mince que le fil plus épais. La résistance du fil plus fin est supérieure à celle du fil plus épais.

Vous pouvez faire une analyse similaire en comparant la charge sur les porteurs de charge s’ils ne sont pas les mêmes.

Tout cela, vous pouvez le convertir en analogie d’un débit d’eau, la différence de pression étant l’analogie de la tension et la longueur et la section des tuyaux étant analogues à la longueur et à la section du conducteur.

Habituellement, c’est le débit volumique par seconde qui est cité comme l’analogue du courant, mais cela signifie qu’il y a un problème à trouver un équivalent au nombre de charges transportées par unité de volume dans le boîtier électrique.
Il vaut donc mieux dire que la masse transportée par seconde est l’analogue du courant.
Comment cela se fait dans la pratique, je ne sais pas. Peut-être doit-il être montré comme deux circuits séparés?

Quoi qu’il en soit, vous avez deux tuyaux de mêmes dimensions et devez transporter la même quantité de masse par seconde à travers les tuyaux, alors le liquide avec la plus petite densité (nombre de porteurs de charge par unité de volume) devrait voyager plus rapidement (vitesse de dérive) et il doit donc y avoir une plus grande différence de pression (tension) à travers le tuyau avec le liquide de plus faible densité qui le traverse.

Enfin, en guise d’avertissement à ma réponse initiale à votre question, il est théoriquement possible en jonglant avec la zone des échantillons (résistance et fil) de faire bouger les porteurs de charge dans une résistance plus lentement que dans un fil, mais en pratique, ce n’est pas possible parce que la densité du porteur de charge dans le cuivre est beaucoup plus grande que celle des substances utilisées dans les résistances.


 Peter Diehr

Considérons une rivière, avec un débit d’eau constant. Nous allons commencer la rivière à un grand barrage, qui libère de l’eau à un rythme constant. Nous commençons avec l’eau qui coule déjà à un rythme constant, avec le canal plein.

Pourquoi l’eau coule-t-elle? Parce que le canal a un taux de chute constant, une légère descente d’où il commence au barrage, jusqu’à ce qu’il atteigne un grand lac ou la mer.

Ajoutez maintenant un barrage bas à travers le canal d’eau, quelque part en aval. L’eau ralentira dans un premier temps pendant que le nouvel étang est rempli, mais une fois l’étang plein, l’eau débordera et le taux de déversement d’eau en aval sera égal au taux auquel l’eau entre par l’amont.

Ainsi, le courant est maintenu, au-dessus et au-dessous de l’étang, quelle que soit la vitesse de l’eau dans l’étang. En fait, nous n’avons pas du tout analysé la vitesse de l’eau dans l’étang – juste les entrées et sorties à l’équilibre.

Si, au lieu d’un barrage, nous restreignions la largeur du canal, l’eau se serait accélérée … mais en aval, ce serait toujours le même courant une fois le canal élargi. Le même volume d’eau doit circuler dans chaque segment du canal en même temps – courants égaux entrants, courants égaux sortants.

Le courant dans un circuit est le même: ce qui entre doit s’écouler, et au même rythme. Les seules variations se produisent lorsque le système est allumé ou éteint – commutation des transitoires.

Ce qui s’est passé au barrage, et aussi dans la résistance, c’est une perte d’énergie potentielle du courant – la chute de l’eau sur le barrage perd de l’énergie potentielle et la chute de tension à travers la résistance pour le courant électrique.


 Digiproc

La vitesse dépend uniquement de la section transversale du composant. Une résistance plus grosse que le fil a une vitesse d’électrons inférieure à celle du fil, et une résistance qui est plus mince que le fil a des électrons plus rapides que le fil.

 

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