{"id":9819,"date":"2024-11-03T17:02:29","date_gmt":"2024-11-03T16:02:29","guid":{"rendered":"https:\/\/scienceetonnante.com\/?p=9819"},"modified":"2024-11-03T17:04:19","modified_gmt":"2024-11-03T16:04:19","slug":"electricite-microscopique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2024\/11\/03\/electricite-microscopique\/","title":{"rendered":"Comment fonctionne l&rsquo;\u00e9lectricit\u00e9 au niveau microscopique ?"},"content":{"rendered":"<p>Aujourd&rsquo;hui on essaye de faire le pont entre les quantit\u00e9s \u00e9lectriques macroscopiques (intensit\u00e9, tension&#8230;) et ce qu&rsquo;il se passe au niveau microscopique dans les fils \u00e9lectriques. Un sujet pas si souvent trait\u00e9 !<\/p>\n<p><iframe title=\"Que se passe-t-il (vraiment) dans les fils \u00e9lectriques ? \ud83d\udca1\ud83d\udd0c\u26a1\ufe0f\" width=\"770\" height=\"433\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/-oRYuFFSokc?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" referrerpolicy=\"strict-origin-when-cross-origin\" allowfullscreen src=\"data:image\/svg+xml;base64,PHN2ZyB3aWR0aD0iMSIgaGVpZ2h0PSIxIiB4bWxucz0iaHR0cDovL3d3dy53My5vcmcvMjAwMC9zdmciPjwvc3ZnPg==\" class=\"lazyload\" data-load-mode=\"1\"><\/iframe><\/p>\n<p>Si vous \u00eates encore sur votre faim apr\u00e8s ce plat de r\u00e9sistance, voici quelques compl\u00e9ments.<\/p>\n<h3>Drude et les \u00e9lectrons libres<\/h3>\n<p>La vision microscopique que je pr\u00e9sente est essentiellement celle du <a href=\"https:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Mod\u00e8le_de_Drude\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">mod\u00e8le de Drude<\/a>. Bien s\u00fbr dans la vid\u00e9o j&rsquo;ai all\u00e8grement ignor\u00e9 les quantit\u00e9s vectorielles, et je suis rest\u00e9 assez flou sur la fa\u00e7on exacte dont on passe des quantit\u00e9s instantan\u00e9es aux quantit\u00e9s moyennes mais le mod\u00e8le traite \u00e7a mieux. Une quantit\u00e9 int\u00e9ressante, c&rsquo;est le temps caract\u00e9ristique des collisions souvent not\u00e9 \\(\\tau\\) et qui intervient dans l&rsquo;expression de la force de frottement effective. Ce temps peut \u00eatre extr\u00eamement faible, de l&rsquo;ordre de quelques millioni\u00e8me de milliardi\u00e8me de secondes. On comprends donc qu&rsquo;aux \u00e9chelles de temps consid\u00e9r\u00e9es macroscopiquement (m\u00eame en courant alternatif), on peut largement consid\u00e9rer l&rsquo;effet des collisions comme une moyenne.<\/p>\n<p>Un point amusant qui sort de tout \u00e7a, c&rsquo;est la r\u00e9ponse \u00e0 la question que l&rsquo;on se pose parfois <strong>\u00ab\u00a0quelle est la vitesse du courant \u00e9lectrique ?\u00a0\u00bb<\/strong>. Cette question a en quelque sorte 3 r\u00e9ponses. La vitesse instantan\u00e9es des \u00e9lectrons est leur vitesse thermique, de l&rsquo;ordre de 1000 km\/s. Leur vitesse de d\u00e9rive est 1 milliards de fois plus faible, de l&rsquo;ordre du mm\/s. Mais la vitesse de propagation de l&rsquo;information dans un circuit \u00e9lectrique reste elle de l&rsquo;ordre de la vitesse de la lumi\u00e8re.<\/p>\n<p>Je parle \u00e0 un moment de la notion d&rsquo;\u00e9lectron libre, il faut savoir que cela correspond en g\u00e9n\u00e9ral \u00e0 <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Free_electron_model\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">un mod\u00e8le plus sophistiqu\u00e9<\/a> que le mod\u00e8le de Drude, o\u00f9 l&rsquo;on traite les fonctions d&rsquo;onde des \u00e9lectrons et l&rsquo;on montre que certaines sont en quelque sorte d\u00e9localis\u00e9es dans le m\u00e9tal. D&rsquo;ailleurs je me demande bien comment l&rsquo;expression \u00ab\u00a0\u00e9lectron libre\u00a0\u00bb a pu passer dans le langage courant \u00e0 partir de \u00e7a !<\/p>\n<h3>Vitesse de l&rsquo;\u00e9lectricit\u00e9 et charges de surface<\/h3>\n<p>Je l&rsquo;avoue, l&rsquo;envie de faire cette vid\u00e9o m&rsquo;a \u00e9t\u00e9 donn\u00e9e au d\u00e9part par <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=bHIhgxav9LY\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">la vid\u00e9o de Veritasium sur l&rsquo;\u00e9lectricit\u00e9<\/a>, m\u00eame si \u00e0 la fin je me retrouve \u00e0 parler de choses diff\u00e9rentes. J&rsquo;ai quelques r\u00e9serves sur la fa\u00e7on dont Veritasium am\u00e8ne et pr\u00e9sente les choses dans cette vid\u00e9o-ci, mais je suis content qu&rsquo;il ait fait cette vid\u00e9o car \u00e7a \u00e9t\u00e9 l&rsquo;occasion de plein de vid\u00e9os compl\u00e9mentaires par plein d&rsquo;autres gens (y compris par lui). Et je trouve que l&rsquo;ensemble de la s\u00e9quence a \u00e9t\u00e9 l&rsquo;occasion de mieux comprendre et clarifier certaines notions.<\/p>\n<p>Un point remarquable a \u00e9t\u00e9 notamment amen\u00e9 par <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=xN3VWHLtco0\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Ben Watson<\/a> qui a fait plusieurs vid\u00e9os de compl\u00e9ment, et qui concerne le r\u00f4le des charges de surface. C&rsquo;est comme \u00e7a que je me suis retrouv\u00e9 \u00e0 lire les travaux de Sherwood &amp; Chabay, et notamment leur papier \u00ab\u00a0<a href=\"http:\/\/matterandinteractions.org\/wp-content\/uploads\/2016\/07\/circuit.pdf\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">A unified treatment of electrostatics &amp; circuits\u00a0\u00bb<\/a> dont est inspir\u00e9e la fin de la vid\u00e9o. Ils d\u00e9veloppent un argument (d\u00e9j\u00e0 connu mais largement pass\u00e9 sous silence) concernant la responsabilit\u00e9 des charges de surface dans la conduite du champ \u00e9lectrique.<\/p>\n<p>J&rsquo;ai trouv\u00e9 cet argument remarquable, il est d&rsquo;ailleurs d\u00e9velopp\u00e9 dans un bouquin dont je n&rsquo;ai lu que le chapitre associ\u00e9, mais que j&rsquo;ai trouv\u00e9 remarquablement bien \u00e9crit. Ici <a href=\"https:\/\/matterandinteractions.org\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">le site web du bouquin<\/a> dont la prochaine \u00e9dition sort en 2025, je suis curieux de lire \u00e7a !<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Aujourd&rsquo;hui on essaye de faire le pont entre les quantit\u00e9s \u00e9lectriques macroscopiques (intensit\u00e9, tension&#8230;) et ce qu&rsquo;il se passe au niveau microscopique dans les fils \u00e9lectriques. Un sujet pas si souvent trait\u00e9 ! Si vous \u00eates encore sur votre faim apr\u00e8s ce plat de r\u00e9sistance, voici quelques compl\u00e9ments. Drude et les \u00e9lectrons libres La vision<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":9820,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"jetpack_post_was_ever_published":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[49,144],"class_list":{"0":"post-9819","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-physique","8":"tag-electricite","9":"tag-electrostatique"},"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/featured-image-blog.png","jetpack_sharing_enabled":true,"post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9819","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=9819"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9819\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":9825,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/9819\/revisions\/9825"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media\/9820"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=9819"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=9819"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=9819"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}