Question:
Si les électrons se déplacent lentement dans un circuit électrique, quel signal ou quelle énergie se déplace-t-il à la vitesse de la lumière?
Sedumjoy
2017-02-23 10:42:21 UTC
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Je lis "Radio Theory Handbook" et je suis confus avec l'affirmation qui dit que les électrons se déplacent à travers le fil à la vitesse des escargots. Mais il continue en disant que "l'effet électrique" est instantané. Je suppose qu'il parle de la vitesse de la lumière. Alors quel est ce mystérieux signal électrique dans le fil qui se déplace à la vitesse de la lumière? Est-ce l'EMF? Par définition, l'électricité est le flux d'électrons. Mais pourtant, on dit que les électrons voyagent lentement? Il ne peut y avoir de contradiction. Je demande de l'aide pour clarifier cela. Je vous remercie. Il y a une autre question "La tension est-elle la vitesse des électrons? Ce n'est pas la même question. Je ne pose pas de question sur la tension. Je pose la question sur l'apparente contradiction étant donné que l'électricité qui est le flux d'électrons a un effet quasi instantané tandis que les électrons eux-mêmes plus très lentement. Bien que ce ne soit pas la même question, il y avait suffisamment d'informations utiles là-bas et avec toutes les excellentes réponses que ma question a été bien expliquée.

Veuillez consulter [this] (http://electronics.stackexchange.com/a/103277/38335) réponse;c'est un bon :)
À l'école primaire, ils définissent l'électricité comme le flux de charges, mais en physique, la quantité d'électricité est la charge elle-même.Cela conduit à beaucoup de confusion inutile.(Est-ce que «l'électricité» est juste les mouvements de l'électricité?) Une façon de réparer les choses est de déclarer que la charge, le courant et l'énergie électromagnétique existent, mais il n'y a pas de «électricité».
les molécules conductrices fonctionnent comme (mais beaucoup plus vite que) la vague d'armes dans un stade ... mais migrent lentement.Nous n'utilisons pas la vitesse de migration lente pour quoi que ce soit dans les conceptions électroniques.
Les électrons ne se déplacent pas lentement.Ils se déplacent très rapidement, ils changent constamment de direction pour ne pas faire de progrès significatifs dans une direction particulière aussi rapidement.
une comparaison, le son va à la vitesse du son mais l'air ne se déplace qu'à la vitesse du vent.
[Cette] (http://electronics.stackexchange.com/a/103521/18035) réponse, le point (3) l'explique bien.Plus précisément, la partie concernant le tuyau d'eau.
@DavidSchwartz Par rapport à la vitesse d'une onde électromagnétique à travers le conducteur, les électrons se déplacent très lentement.Vous semblez confondre le courant de Fermi - les mouvements aléatoires des charges dus à l'énergie thermique (environ 1,6 x10 ^ 6 m / s) et le courant de dérive - les charges se déplaçant dans une direction particulière en raison du champ appliqué (0,004 m / s).[chiffres donnés pour le fil de cuivre] Vitesse de la lumière 300 x 10 ^ 6 m / s.C'est le courant de dérive qui est significatif en termes de flux de courant dans le circuit.
Surpris, je n'ai pas encore vu le terme vitesse de dérive utilisé.
Le champ électrique
Cinq réponses:
Austin
2017-02-23 10:59:40 UTC
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Ce sont les changements dans les champs à l'intérieur et autour du fil qui se déplacent à la vitesse de la lumière. Imaginez le fil comme un tube creux plein d'électrons. Lorsqu'il n'y a pas de courant, les électrons sont tous assis là, se repoussant, mais comme il n'y a nulle part où aller, ils restent immobiles.

Lorsqu'un électron à l'arrière du fil commence à être poussé (par une batterie par exemple), il se rapproche de ses voisins devant, ce qui les pousse ensuite vers l'avant. Ces électrons commencent à se déplacer, ce qui les amène alors à pousser leurs voisins. Finalement, tous les électrons se déplacent le long du fil.

La vitesse à laquelle les électrons entendent parler de leurs voisins en mouvement détermine la vitesse à laquelle le signal se propage le long du fil. Rien dans ce processus n'oblige en fait les électrons à aller n'importe où rapidement, juste que leurs voisins sentent les changements rapidement.

Tout cela est une simplification énorme, en réalité il y a un champ électrique continu, et il y a un champ magnétique généré autour du fil, et bien sûr le fil n'est pas creux, mais cette image peut aider à comprendre le concept.

Arkadeb Sengupta
2017-02-23 10:55:29 UTC
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Pourrions-nous l'analoguer à quelque chose comme ça?Imaginez un train vraiment long avec un grand nombre d'autocars.Le moteur commence à bouger, très, très lentement.Instantanément, le dernier entraîneur commence également à bouger.La vitesse du moteur n'a aucun rapport avec la vitesse à laquelle se propage l'information du train commençant à se déplacer .

Les électrons sont comme les entraîneurs.

Autres exemples: Le son se déplace à la vitesse du son, même s'il n'y a pas de vent.Le signal n'est pas porté par les particules, mais par l'interaction entre celles-ci.
Avec les trains, il y a souvent une série de franges car les attelages lâches entre les voitures prennent la charge, ce qui est lié à la vitesse à l'avant puisque chaque voiture doit se déplacer d'une certaine distance avant d'appliquer une tension à la voiture derrière.Si vous voulez un exemple physique, prenez une ficelle et attachez-la à un mur.Effleurez l'autre extrémité.À quelle vitesse la corde s'est-elle déplacée dans la direction du mur?Évidemment, il ne bougeait pas du tout dans cette direction, mais la vague sur la corde y arrivait toujours.
Los Frijoles
2017-02-23 10:57:43 UTC
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Les électrons eux-mêmes se déplacent à la vitesse glorieuse de quelques fractions de millimètre par seconde.Cependant, ils sont si proches les uns des autres qu'ils se heurtent constamment.Cela fait qu'un signal électrique se propage le long d'un fil à quelque part généralement environ 2/3 de la vitesse de la lumière.Cette vitesse peut également être ralentie efficacement par divers éléments du circuit.Un signal à l'intérieur d'un câble coaxial voyagera plus lentement qu'un signal dans un fil suspendu.Voir wikipedia sur le facteur de vitesse pour plus de détails à ce sujet, en particulier une partie sur le facteur de vitesse dans une ligne de transmission sans perte.

Quant à «l'effet électrique», il parle probablement du rayonnement électromagnétique qui peut être produit par certaines oscillations dans les circuits (changements du champ électrique se traduisant par des ondes radio, des électrons se déplaçant entre les états énergétiques des LED, etc.).Celles-ci voyagent à la vitesse de la lumière dans le vide car le rayonnement électromagnétique est de la lumière et vice versa.

Vous avez confondu le mouvement avec le mouvement net (vitesse globale ou vitesse de dérive).
L'article du wiki fournit un nom et une description de la propagation des ondes.
Mark Tillotson
2017-02-23 18:07:14 UTC
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Les électrons tournent au hasard en raison de l'énergie thermique (plus correctement à l'énergie de Fermi, une fois que vous commencez à penser en termes quantiques). Cependant, ce mouvement aléatoire n'a aucun effet net à grande échelle, autre que de générer du bruit Johnson.

Superposée à ce mouvement aléatoire se trouve la vitesse de dérive, qui est une allure d'escargots, due au courant macroscopique. Chaque 64g ou plus de cuivre a un faraday de charge dans ses électrons libres (96500 coulombs), ils n'ont donc pas à se déplacer rapidement pour créer un courant important.

Les champs électriques et magnétiques se déplacent à la vitesse de la lumière dans le milieu isolant autour du fil et c'est ce qui transporte le signal et contrôle tout - le courant dans le fil répond au champ électrique, en commençant à la surface et en descendant dans la masse du métal en fonction de l'effet peau.

Aux fréquences radio, tout le courant est transporté dans les quelques microns les plus externes du conducteur, à peu près toute l'action se fait dans l'espace ou l'isolant autour du fil (ou à l'intérieur du guide d'ondes)

Vos commentaires sont basés sur la mécanique quantique mais intéressants ils semblent couvrir les effets décrits dans "Handbook of Radio Theory" très sympa.
J'ai attendu trop longtemps pour modifier mon commentaire.Je viens de remarquer que vous dites "les champs électriques et magnétiques se déplacent à la vitesse de la lumière dans le milieu isolant".Pourquoi le milieu isolant?pourquoi pas le fil conducteur ou l'espace vide d'ailleurs?
@Sedumjoy, à l'intérieur du cuivre massif, les ondes électromagnétiques ralentissent, se propageant de l'ordre de mètres / s.C'est à l'origine de l'effet peau, où les ondes nécessitent environ 10 mSec pour traverser 10 mm vers l'intérieur dans le câble de cuivre.Dans le même temps, l'énergie électrique (ondes EM) se précipite dans le sens de la longueur le long de la ligne de transmission en cuivre à la vitesse de la lumière.Ajoutez de l'isolant en plastique (ou utilisez un câble coaxial) et les ondes se déplaceront plus lentement: à la vitesse de la lumière dans le plastique.
wbeaty
2017-02-23 12:56:34 UTC
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Oui, 1) les électrons voyagent extrêmement lentement, et dans les systèmes à courant alternatif, ils s'arrêtent constamment et inversent la direction, 2) les fils métalliques sont toujours remplis d'énormes quantités d'électrons, 3) les batteries et les générateurs sont des pompes à électrons, et ils ne le font pas. t créer ou «générer» les électrons pompés.

Le «signal mystérieux» est exactement cela. Il a différents noms: signaux électriques, énergie électromagnétique, ondes électriques, ondes EM. Il se déplace à la vitesse de la lumière car il EST lumière / radio / EM. Si nous avons un anneau d'électrons mobiles (un circuit métallique) et si nous appliquons soudainement une force de pompage à un endroit, les ondes électromagnétiques se propageront dans tout le circuit à la vitesse de la lumière, jusqu'à ce que toutes les charges du métal `` comprennent le message. 'et commencez à bouger.

Question similaire: que vendent les entreprises d'électricité? Pas courant, car le chemin du courant est une boucle fermée. Ils vendent des ondes radio de 60 Hz, mais des ondes envoyées sur les lignes de transmission et absorbées par des moteurs et des lumières éloignés. À l'intérieur de votre câblage domestique et à l'intérieur des longues lignes de transmission, les électrons vibrent d'avant en arrière, mais les ondes électromagnétiques avancent continuellement. Ne confondez pas le «moyen» avec les «vagues». Dans l'espace vide, la lumière et la radio ne nécessitent aucun support, mais si les ondes électromagnétiques se déplacent le long des fils, les électrons mobiles agissent comme le «support» pour la propagation des ondes électromagnétiques.

Voici un aspect déroutant: le flux d'ondes électromagnétiques n'a pas de limite de fréquence et fonctionne jusqu'à zéro Hz.La description des champs EM des lignes de transmission à 2 fils s'appliquera également aux lampes de poche.Lorsqu'une batterie allume une ampoule, les ondes électromagnétiques se déplacent d'une batterie à l'autre à la vitesse de la lumière.Cet effet devient évident pour les générateurs de signaux 100 MHz, mais il reste le même pour 60 Hz et pour DC.Dans les systèmes à courant continu, nous ne pouvons détecter le flux d'énergie à grande vitesse que si nous démarrons ou arrêtons soudainement le flux, pour produire un bord tranchant qui peut être suivi.Et donc, un autre nom pour votre signal mystérieux pourrait être: "DC wave-energy!":)

J'aurais presque aimé commencer avec le livre «The Fields of Electronics» au lieu du «Radio Theory Handbook». Les autres ressources sont un bon complément au livre que j'utilise.


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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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