S’il y a une différence de potentiel entre les extrémités d’une batterie, cela signifie-t-il qu’il y a toujours un champ électrique?

codetalker

S’il y a une différence de potentiel entre les extrémités d’une batterie, cela signifie-t-il qu’il y a toujours un champ électrique?


Tout d’abord, je suis vraiment désolé si cette question est fausse. Mais je pensais que ce serait le meilleur endroit pour poser cette question. Voici ce que je pense:

Les batteries favorisent la circulation du courant dans un circuit en raison de la différence de potentiel qu’elles créent, ou en d’autres termes en raison du champ électrique qui est produit en raison de la concentration de charge négative sur la borne négative ou de la charge positive sur la borne positive. Et, chaque fois qu’un conducteur est utilisé pour relier une borne positive et une borne négative, les charges transitent soit de la borne + vers la borne – ou vice versa en raison du champ électrique produit. Maintenant, ma question:

En raison de la différence de potentiel entre les bornes, ne devrait-il pas toujours y avoir un champ électrique, même si nous ne joignons pas les bornes à l’aide d’un conducteur? Si elle est incorrecte, pourquoi un champ électrique est-il créé en ne joignant que les bornes de la batterie?

Réponses


 John Rennie

Une batterie est essentiellement une pompe à électrons. À l’intérieur de la batterie, une réaction chimique pompe les électrons de l’extrémité positive à l’extrémité négative. Lorsque les électrons se déplacent, ils créent une séparation de charge qui s’oppose à l’action de pompage, donc si la batterie n’est connectée à rien, seule une charge négative limitée peut être accumulée sur la cathode et une charge positive sur l’anode.

La quantité de charge qui se sépare est déterminée par la capacité de la batterie. Si la tension de la batterie est

V

et la capacité est

C

la charge accumulée aux extrémités de la batterie sera:

Q = C V

Q = C V

Pour une batterie typique, la capacité est très, très petite, donc la charge accumulée aux extrémités de la batterie est très, très petite. Cependant, en principe, la charge n’est pas nulle et, par conséquent, une batterie sera entourée d’un très, très petit champ électrostatique.

Je dois avouer que je n’ai aucune idée de la capacité d’une batterie, mais comme je n’ai jamais entendu parler de personne mesurant le champ généré par une batterie, je suppose que le champ est trop petit pour être facilement mesuré.


 Acte rouge

Oui, il y a toujours un champ électrique autour d’une batterie, même lorsque rien n’est connecté à la batterie.

Cependant, s’il n’y a pas de courant, le champ électrique n’a pas beaucoup d’effet, car aucune énergie n’est dépensée pour faire quelque chose d’intéressant selon la loi de Watt ,

P = V je

.

Le champ exerce une force de Lorentz

F = q E

sur un objet chargé près de la batterie, mais la force n’est pas très grande car la force du champ

E

n’est pas très grande étant donné la tension et la distance typiques d’une batterie entre les bornes. Par exemple, le champ électrique produit par une batterie est beaucoup plus faible que le champ impliqué dans les effets de l’ électricité statique au quotidien, comme lorsque vous vous frottez les pieds sur le tapis lorsque l’air est sec. Ces effets d’électricité statique quotidiens impliquent des différences potentielles de milliers de volts, beaucoup plus grandes que les 9 volts ou moins d’une batterie typique.

Une autre façon de voir à quel point le champ électrique est faible autour d’une batterie est de le comparer à la force que le champ devrait avoir pour provoquer une étincelle entre les bornes. Le champ autour d’une batterie est en réalité compliqué en raison de la géométrie compliquée impliquée, mais il est utile de faire une estimation approximative pour considérer que dans un champ électrique uniforme , comme entre deux grandes plaques parallèles chargées, l’amplitude du champ électrique est

E = V /

, où

V

est la tension entre les plaques, et

est la distance entre eux. La force du champ de ventilation de l’air est d’environ

3 M V / m

, ce qui signifie que pour obtenir une étincelle entre les bornes d’une batterie 9V, les bornes ne devraient être que d’environ

3 μ m

à part, mille fois plus proches les uns des autres qu’ils ne le sont vraiment. Autrement dit, le champ électrique entre les bornes est environ mille fois trop faible pour produire une étincelle entre les bornes.

 

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