Flux d'électrons dans un fil

L'électricité est un "flux d'électrons". Mon enfant m'a demandé si c'était le cas, puis finalement le fil de cuivre devrait disparaître / disparaître / finir parce que la matière se déplace d'un endroit à l'autre. Je ne suis pas ingénieur électricien, que dois-je lui dire?

current wire electron

— Hamayun Ali Shah
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Peut-être pertinent: amasci.com/miscon/elect.html

— ntoskrnl

Une rivière disparaît-elle parce que l'eau coule d'un endroit à un autre?

Je pense que c'est un peu court et un peu abstrait pour un enfant, et puis vous obtenez plus de confusion parce que les rivières «disparaissent» - elles finissent dans la mer, s'évaporent dans l'air et tombent sous forme de pluie quelque part. Une mauvaise analogie pour le flux de charge.

— JIm Dearden

Je ne vois pas cela comme une mauvaise analogie - le cycle de l'eau est similaire au circuit fermé. Les électrons proviennent d'une batterie, traversent le fil et retournent dans la batterie.

— MSalters

Chaises musicales. Les gens (électrons) et les chaises (atomes de cuivre) ne disparaissent jamais, ils se déplacent simplement de siège en siège. Si personne n'est assis sur les chaises, le fil est déchargé et si des personnes sont assises sur d'autres tours, le fil est chargé (négativement). Mais le fil ne disparaît jamais. Le mouvement électronique ne concerne que quelques-uns des atomes de cuivre, de nombreux électrons. C'est le mouvement qui peut être utilisé comme travail. Les atomes eux-mêmes restent en place.

— Adam Davis

Réponses:

Dans un métal comme le cuivre, certains électrons ne sont pas liés à des atomes individuels. Si une tension est appliquée à travers un fil de cuivre, ces électrons libres circulent d'un atome à l'autre. Ce flux d'électrons est un courant électrique mais les atomes de cuivre eux-mêmes ne se déplacent pas, le fil de cuivre ne disparaît donc pas. Bien sûr, la source de tension doit fournir des électrons supplémentaires pour que le flux continue.

Par analogie, pensez à une cascade - le courant électrique est comme la chute des molécules d'eau, et les molécules d'eau tombent à cause de la gravité (qui est analogue à la tension). La cascade doit être alimentée en plus de molécules d'eau pour que la cascade continue d'exister, mais le lit de la rivière sur lequel coulent les molécules d'eau (analogue aux atomes de cuivre) ne bouge pas ou ne disparaît pas.

— Nul
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+1; en fait, c'est la bonne réponse - vous n'entrez pas dans les détails inutiles, laissant ainsi peu de place à des complications supplémentaires dans l'explication, tout en frappant le clou avec le marteau; J'aime particulièrement l'analogie avec la cascade, car l'eau de la cascade revient en fait à la source ( en.wikipedia.org/wiki/Water_cycle ), ce qui rend cette analogie assez complète et brillante.

Pour aller un peu plus loin, les électrons eux-mêmes ne se déplacent pas à la vitesse de la lumière à travers le matériau. Leur position est probabiliste, mais dans l'ensemble, ils se déplacent à la vitesse de dérive des électrons du matériau, qui est en fait assez lente. Les signaux électriques à travers un fil sont le champ électrique se déplaçant à travers le matériau.

— Rosa Richter

Pour ajouter 2 cents de plus, et une compréhension un peu plus simpliste, je trouve souvent plus facile de visualiser le flux de courant à travers un fil comme un tube de billes (petites boules de verre si cela ne se traduit pas bien).

Le fil contient déjà des électrons, donc notre tube est plein de billes. En appliquant une tension (une force électromotrice ), vous pouvez pousser une nouvelle bille. Lorsque vous faites cela, une bille sort. Prenez celui qui est sorti et poussez-le à l'autre extrémité. Dans un vrai circuit, il n'a pas d'extrémités pour pousser les électrons vers l'intérieur et vers l'extérieur, mais il circule tout autour (donc notre tube serait joint aux deux extrémités).

En électronique, nous ne créons ni ne détruisons, n'ajoutons ou ne supprimons d'électrons * - ils sont déjà là. Tout ce que nous faisons, c'est les pousser. Il est également important de comprendre que ce n'est pas un électron qui est poussé, c'est le flux. Vous poussez une extrémité et l'autre extrémité se déplace. Pousser des électrons à une extrémité ne signifie pas que les mêmes électrons poussent à l'autre extrémité, tout comme pour pousser des billes, un autre sort à la fin.

Au fur et à mesure que vous explorez de plus en plus bas, vous pouvez commencer à apprécier les trous et les porteurs et les électrons qui montent et descendent les niveaux d'énergie; mais en termes simplistes, imaginez simplement pousser des billes dans un tube.

* Oui, il y a probablement des exceptions, mais elles ne sont pas pertinentes.

— Oliver
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La réponse la plus simple que vous puissiez donner, c'est que pour chaque électron qui sort d'une extrémité du fil, un autre électron est «poussé» à l'autre extrémité du fil. Par conséquent, même s'il y a un "flux" d'électrons, le fil ne perd pas d'électrons (pas de perte nette)!

— Guill
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