mercredi 1 mars 2017

circuit electrique

On introduit tout de suite le concept de densité volumique de courant et on adopte une présentation microscopique du transport des charges par des ions. Le modèle classique de Drude-Lorentz est utilisé pour expliquer physiquement la loi d'Ohm. Ce sujet, sect. 4.4 peut être traité plus ou moins en détail selon les possibilités de l'horaire; aucun thème d'étude ultérieure n'en dépend. Mais la physique du phénomène est importante en elle-même et l'étudiant devrait au moins lire cette partie. On a limité à l'essentiel le traitement des circuits en courant continu. On peut l'augmenter facilement de manière conventionnelle avec des exemples et des problèmes. Les étudiants suivant un équivalent des expériences de laboratoire du Cours de Berkeley auront acquis bien auparavant une expérience pratique des circuits.

Cours de circuits électriques et électroniques 

Travaux dirigés de circuits électriques et électroniques


Circulation du champ électrique
Ce qui signifie : divisez le circuit en petits segments, chacun d'eux étant représenté par un vecteur reliant ses extrémités; prenez le produit scalaire du vecteur élément de circuit par le champ électrique en ce point; ajoutez tous ces produits pour le circuit tout entier. Comme d'habitude l'intégrale est la limite de cette somme quand on fait tendre la longueur des segments vers zéro en augmentant indéfiniment leur nombre.

Courants stationnaires 
Une électrode, la cathode, est recouverte d'un matériau qui émet en quantité des électrons quand on le chauffe. L'autre électrode, l'anode, est simplement une plaque de métal. L'anode est maintenue à l'aide d'une pile à un potentiel positif par rapport à la cathode. Les électrons sont émis par la cathode chauffée avec de très faibles vitesses, mais ils sont aussitôt accélérés vers l'anode positive par le champ électrique régnant entre la cathode et l'anode. 

Dans l'espace compris entre la cathode et l'anode, le courant électrique est constitué par ces électrons en mouvement. Le circuit est complété par le déplacement des électrons dans les fils extérieurs, par le mouvement des ions dans une pile et tous autres phénomènes extérieurs, dont nous n'avons pas à nous soucier ici. 

Un modèle de la conduction électrique 
Nous ne devons pas, bien sûr, nous attendre à ce que la vitesse moyenne des 46 électrons de la figure 4.5 a soit exactement nulle, puisque ce sont des quantités statistiquement indépendantes. Un électron n'a aucune influence sur le comportement d'un autre. Il y aura, en fait, un courant électrique fluctuant au hasard en l'absence de tout champ d'excitation, il proviendra des fluctuations statistiques de la somme vectorielle des vitesses des électrons. On peut mesurer ce courant fluctuant spontané. C'est une source de « bruit » dans tous les circuits électriques, qui détermine souvent la limite de sensibilité des systèmes de mesures de faibles signaux électriques. Dans le volume V de ce cours. on en parlera plus en détail.


L'équation 4.12 ne fait que traduire ce que l'on observe expérimentalement dans les conducteurs les plus courants dans un certain domaine de champ électrique. Nous ne pouvons l'obtenir à partir des lois fondamentales du champ électrique. Pour comprendre sa signification, nous devons comprendre ce qui se passe dans un corps particulier quand on applique un champ électrique, et ceci peut beaucoup varier d'un corps à l'autre. 

Mais ce qui est très remarquable dans la loi d'Ohm, c'est qu'elle est suivie par une grande variété de corps dans un vaste domaine de valeurs de champ. (Elle n'est, bien sûr, pas toujours suivie, dans certaines circonstances elle ne doit pas d'ailleurs être suivie, pour des raisons que nous découvrirons dans certains cas.). Nous allons essayer maintenant de décrire en détail le processus de conduction dans un système modèle. Ce sera un modèle représentatif d'un large éventail de conducteurs électriques, mais pas de tous.