Quelle est la vitesse de l’électron dans le fil traversé par un courant électrique ?
1- 90 % de la vitesse de la lumière ;
2 – 0,1 mm par seconde ;
Logiquement, la plupart de ceux qui seront confrontés à cette question répondront par la première option.
Le nombre d’électrons dans un mètre cube de cuivre est d’environ 9 multiplie par dix puissances 28
À une température de zéro absolu, c’est-à-dire −273 °C, la résistance du fil considérée nulle.
Un électron a plus d’une vitesse dans un fil transportant un courant électrique.
Vitesse due à la chaleur (la vitesse thermique)
La température de l’environnement dans lequel nous vivons, soit 27 degrés, est un immense degré pour un électron.
Il s’est élevé par rapport à son moment de repos de 300 degrés (273 + 27 = 300 degrés).
Imaginez que votre température corporelle est de 37 degrés et que vous mettez votre main dans une eau à seulement 60 degrés, que va-t-il vous arriver ? La température n’a augmenté que de 23 degrés pour vous.
L’électron dans un matériau en cuivre à une température de 27 degrés, autrement dit supérieure à son zéro centigrade de 300 degrés. Est très excité et dans un état de mouvement permanent, et son mouvement d’un endroit à un autre se fait à une vitesse appelée vitesse thermique.
En raison de l’énorme quantité d’électrons présents dans le matériau, l’électron se déplace à peine dans une direction à moins qu’il n’entre en collision avec une autre qui le ramène là où il était et le résultat final est nul. Aucun taux n’existe de variation pour le passage de charges, donc il n’y a pas d’électricité.
2. Vitesse de dérive
Lorsqu’une tension est appliquée au fil, l’électron est sous l’influence de la température du milieu et sous l’influence du champ électrique, la raison pour laquelle l’électron se déplace d’une vitesse ne dépasse pas 0,1 mm par seconde !
Question
Si la vitesse de l’électron est de quelques millimètres par seconde, comment l’ampoule s’allume-t-elle dès que l’interrupteur est fermé, et comment le son atteint-il l’Amérique et la Chine dans le téléphone en une fraction de seconde ?
Il y a une différence entre le déplacement des électrons et la propagation des ondes électriques.
Imaginez avec moi une centaine de boules de billard d’affilée, de 100 m de long, la dernière d’entre elles sur le cratère d’une fosse. Vous vous tenez devant la première, avec un bâton de billard à la main, avec lequel vous frappez la première.
Que va-t-il se passer ?
La dernière balle tombera dans le trou, à une centaine de mètres dès que le bâton touchera la première balle. Même si aucune des balles n’a bougé que d’un millimètre, alors que la force s’est déplacée de 100 m en un tour de main.
L’électron se déplace par parties de millimètres par seconde. Tandis que les ondes électromagnétiques résultant du mouvement de cet électron se déplacent à des centaines de milliers de kilomètres par seconde.
Exercice :
Calculer le temps qu’un électron parcourt du début d’un fil à sa fin.
S’il mesure 100 m de long et a une section transversale de 120 mm² et qu’un courant de 150 ampères la traverse ?