La difficulté sous-jacente semble être la croyance qu'un certain courant doit circuler pour mesurer la tension. C'est faux. Puisque vous êtes professeur de physique, je vais vous expliquer en faisant des analogies avec d'autres systèmes physiques.
Disons que nous avons deux récipients scellés, chacun rempli de liquide. Nous voulons mesurer la différence de pression entre eux. Comme la tension, la pression relative est une différence de potentiels.
Nous pourrions les connecter avec un tube qui est bloqué en son milieu par un diaphragme en caoutchouc. Certains fluides se déplaceront initialement, mais seulement jusqu'à ce que le diaphragme s'étire pour équilibrer les forces des fluides agissant sur lui. On peut alors déduire la différence de pression de la déflexion du diaphragme.
Cela correspond à la définition de la résistance infinie dans l'analogie électrique, car une fois ce système atteint l'équilibre, aucun courant ne circule (en négligeant la diffusion à travers le diaphragme, qui peut être rendue arbitrairement petite et n'est pas nécessaire au fonctionnement de l'appareil).
Cependant, il ne peut pas être qualifié d' impédance infinie , car il a une capacité non nulle . En fait, cet appareil est exactement le modèle mental préféré d'un condensateur de Bill Beaty :
Il existe, en fait, des appareils qui mesurent la tension qui fonctionnent de manière analogue. La plupart des électroscopes entrent dans cette catégorie. Par exemple, l'électroscope à boule de moelle:
Beaucoup de ces appareils sont très anciens et nécessitent des tensions très élevées pour fonctionner. Cependant, les MOSFET modernes sont essentiellement la même chose à l'échelle microscopique en ce que leur entrée ressemble à un condensateur. Au lieu de dévier une balle, la tension module la conductivité d'un semi-conducteur:
Le MOSFET fonctionne en modifiant la conductivité d'un canal entre la source (S) et le drain (D) en fonction de la tension entre la grille (G) et le volume (B). La grille est séparée du reste du transistor généralement par une fine couche de dioxyde de silicium (blanc sur la photo ci-dessus), un très bon isolant, et comme le dispositif à diaphragme avant, quelle que soit la très petite fuite, il n'y a pas de rapport avec l'opération de l'appareil. On peut alors mesurer la conductivité du canal, et le courant circulant dans ce canal peut être fourni par une batterie séparée et non par l'appareil testé. Ainsi, nous pouvons mesurer une tension avec une résistance d'entrée extrêmement élevée (théoriquement infinie).
simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab