Une introduction à la théorie de l'information: symboles, signaux et bruit , par John R. Pierce, dit ce qui suit:
Si la linéarité est une propriété vraiment étonnante de la nature, elle n'est en aucun cas rare. Tous les circuits constitués des résistances, des condensateurs et des inductances examinés au chapitre I en relation avec la théorie des réseaux sont linéaires, tout comme les lignes et câbles télégraphiques. En effet, généralement les circuits électriques sont linéaires, sauf lorsqu'ils comprennent des tubes à vide, ou des transistors, ou des diodes, et parfois même de tels circuits sont sensiblement linéaires.
Parce que les fils télégraphiques sont linéaires, c'est-à-dire parce que les fils télégraphiques sont tels que les signaux électriques sur eux se comportent indépendamment sans interagir l'un avec l'autre, deux signaux télégraphiques peuvent voyager dans des directions opposées sur le même fil en même temps sans interférer l'un avec l'autre . Cependant, si la linéarité est un phénomène assez courant dans les circuits électriques, ce n'est en aucun cas un phénomène naturel universel. Deux trains ne peuvent pas voyager dans des directions opposées sur la même voie sans interférence. Vraisemblablement, ils pourraient, cependant, si tous les phénomènes physiques compris dans les trains étaient linéaires. Le lecteur pourrait spéculer sur le sort malheureux d'une race d'êtres vraiment linéaire.
En réfléchissant à cela d'un point de vue physique, je me demandais comment il se fait que les fils télégraphiques soient linéaires, dans le sens où deux signaux télégraphiques (en d'autres termes, deux courants électriques) peuvent voyager dans des directions opposées sur la même fil, en même temps. , sans interférer les uns avec les autres?
Je pensais naïvement au câble comme une route à deux voies à une voie. Dans cette analogie, les voitures pourraient voyager dans les deux sens, mais pas en même temps. Si je comprends bien, dans les solides, le mouvement des électrons produit un courant électrique, donc les électrons seraient les voitures. Compte tenu de l'explication de l'auteur sur la linéarité, que se passe-t-il ici avec les électrons qui permettent cette circulation simultanée et bidirectionnelle du courant?
Je n'ai rien trouvé sur la page Wikipedia pour les circuits linéaires qui clarifie cette propriété physique de linéarité.
J'apprécierais grandement que les gens prennent le temps de clarifier cela.
PS Je n'ai pas de formation en génie électrique, donc une explication de base est appréciée.
EDIT: Sur la base des commentaires du fil précédent, je comprends que mon analogie serait plus précise si je représente les électrons comme des voitures tamponneuses à double face, puis j'imagine la voie à double sens qu'ils habitent comme remplie de ces voitures, de sorte que les mouvements dans les deux sens (le courant électrique dans les deux sens) est représenté par un mouvement séquentiel de «poussée / poussée», comme une vague, qui est perpétué par chaque voiture «se cognant / poussant» dans celle qui se trouve «devant» (dans le direction du courant).
EDIT 2: Je vois beaucoup de réponses qui me disent que le cœur de mon malentendu vient du fait que je suppose que le courant électrique et le signal sont la même chose. Et ces réponses sont correctes, je suis en supposant que le courant électrique et le signal sont la même chose, parce que l'auteur conserve ce qui implique qu'ils sont la même chose dans le texte (ou il ne parvient pas à établir une distinction claire entre les deux)! Voir les extraits suivants du même chapitre:
Pendant que Morse travaillait avec Alfred Vail, l'ancien codage a été abandonné, et ce que nous connaissons maintenant comme le code Morse a été conçu en 1838. Dans ce code, les lettres de l'alphabet sont représentées par des espaces, des points et des tirets. L'espace est l'absence de courant électrique, le point est un courant électrique de courte durée et le tiret est un courant électrique de plus longue durée.
La difficulté rencontrée par Morse avec son câble souterrain est restée un problème important. Différents circuits qui conduisent également un courant électrique constant ne sont pas nécessairement également adaptés à la communication électrique. Si l'on envoie des points et des tirets trop rapidement sur un circuit souterrain ou sous-marin, ils sont exécutés ensemble à l'extrémité de réception. Comme indiqué sur la figure II-1, lorsque nous envoyons une courte rafale de courant qui s'allume et s'éteint brusquement, nous recevons à l'extrémité du circuit une montée et une descente de courant plus longues et lissées. Ce flux de courant plus long peut chevaucher le courant d'un autre symbole envoyé, par exemple, comme une absence de courant. Ainsi, comme le montre la figure II-2, lorsqu'un signal clair et distinct est transmis, il peut être reçu sous la forme d'une montée et d'une chute vaguement errantes de courant, ce qui est difficile à interpréter.
Bien sûr, si nous rendons nos points, espaces et tirets assez longs, le courant à l'extrémité éloignée suivra mieux le courant à l'extrémité d'envoi, mais cela ralentit le taux de transmission. Il est clair qu'il existe en quelque sorte associé à un circuit de transmission donné une vitesse de transmission limitée pour les points et les espaces. Pour les câbles sous-marins, cette vitesse est si lente qu'elle dérange les télégraphes; pour les fils sur poteaux, il est si rapide qu'il ne dérange pas les télégraphes. Les premiers télégraphistes étaient conscients de cette limitation, et elle aussi est au cœur de la théorie de la communication.
Même face à cette limitation de vitesse, diverses choses peuvent être faites pour augmenter le nombre de lettres qui peuvent être envoyées sur un circuit donné dans un laps de temps donné. Un tiret prend trois fois plus de temps à envoyer qu'un point. On a vite compris que l'on pouvait gagner au moyen de la télégraphie à double courant. On peut comprendre cela en imaginant qu'à l'extrémité réceptrice un galvanomètre, un appareil qui détecte et indique la direction du flux de petits courants, est connecté entre le fil télégraphique et la terre. Pour indiquer un point, l'expéditeur relie la borne positive de sa batterie au fil et la borne négative à la masse, et l'aiguille du galvanomètre se déplace vers la droite. Pour envoyer un tiret, l'expéditeur relie la borne négative de sa batterie au fil et la borne positive au sol, et l'aiguille du galvanomètre se déplace vers la gauche. Nous disons qu'un courant électrique dans une direction (dans le fil) représente un point et un courant électrique dans l'autre direction (hors du fil) représente un tiret. Aucun courant (batterie déconnectée) ne représente un espace. Dans la télégraphie à double courant, un autre type d'instrument de réception est utilisé.
En télégraphie à courant unique, nous avons deux éléments à partir desquels construire notre code: courant et pas de courant, que nous pourrions appeler 1 et 0. En télégraphie à double courant, nous avons vraiment trois éléments, que nous pourrions caractériser comme courant direct, ou courant dans le fil; aucun courant; courant de retour ou courant sortant du fil; ou comme +1, 0, -1. Ici, le signe + ou - indique la direction du flux de courant et le nombre 1 donne la magnitude ou la force du courant, qui dans ce cas est égal pour le flux de courant dans l'une ou l'autre direction.
En 1874, Thomas Edison est allé plus loin; dans son système télégraphique quadruplex, il a utilisé deux intensités de courant ainsi que deux directions de courant. Il a utilisé des changements d'intensité, indépendamment des changements de direction du flux actuel pour envoyer un message, et des changements de direction du flux actuel, indépendamment des changements d'intensité, pour envoyer un autre message. Si nous supposons que les courants diffèrent également l'un de l'autre, nous pourrions représenter les quatre conditions différentes du flux de courant au moyen desquelles les deux messages sont transmis simultanément sur le même circuit sous la forme +3, +1, -1, -3. L'interprétation de ceux-ci à l'extrémité de réception est indiquée dans le tableau I.
La figure II-3 montre comment les points, les tirets et les espaces de deux messages indépendants simultanés peuvent être représentés par une succession des quatre valeurs actuelles différentes.
De toute évidence, la quantité d'informations qu'il est possible d'envoyer sur un circuit dépend non seulement de la vitesse à laquelle on peut envoyer des symboles successifs (valeurs de courant successives) sur le circuit, mais également du nombre de symboles différents (différentes valeurs de courant) dont on dispose pour choisir parmi . Si nous n'avons pour symboles que les deux courants +1 ou 0 ou, ce qui est tout aussi efficace, les deux courants +1 et - 1, nous ne pouvons transmettre au récepteur qu'une seule des deux possibilités à la fois. Nous avons vu ci-dessus, cependant, que si nous pouvons choisir parmi l'une des quatre valeurs actuelles (l'un des quatre symboles) à la fois, comme +3 ou + 1 ou - 1 ou - 3, nous pouvons transmettre au moyen de ces valeurs courantes (symboles) deux informations indépendantes: si nous voulons dire un 0 ou 1 dans le message 1 et si nous voulons dire un 0 ou 1 dans le message 2. Ainsi, pour un taux donné d'envoi de symboles successifs, l'utilisation de quatre valeurs actuelles nous permet d'envoyer deux messages indépendants, chacun aussi vite que deux valeurs actuelles nous permettent d'envoyer un message. Nous pouvons envoyer deux fois plus de lettres par minute en utilisant quatre valeurs actuelles que nous pourrions utiliser deux valeurs actuelles.
Et ce manuel ne suppose aucune connaissance préalable en physique ou en génie électrique, il semble donc peu probable que les lecteurs soient en mesure de faire la différence entre le signal et le courant électrique - d'autant plus que l'auteur semble impliquer constamment qu'ils sont les mêmes ( ou ne parvient pas, de manière claire, à séparer les deux pour les personnes sans un tel fond).