Courant électrique
Etant donné que le courant électrique est défini comme le mouvement d'un ensemble de charges,
si dans un premier référentiel $R_1$ les charges sont immobiles mais qu'un deuxième référentiel $R_2$ est mouvement par rapport à $R_1$, alors les charges seront en mouvement par rapport à $R_2$ mais existe-il un courant électrique ?
si dans un premier référentiel $R_1$ les charges sont immobiles mais qu'un deuxième référentiel $R_2$ est mouvement par rapport à $R_1$, alors les charges seront en mouvement par rapport à $R_2$ mais existe-il un courant électrique ?
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Réponses
Que la surface bouge, ou qu'elle ne bouge pas, ça ne change rien à la définition.
Si on change de référentiel, ça ne change rien non plus, sauf si on change la surface (ou sa trajectoire) à travers de laquelle on regarde le flux, mais bon, c'est juste que l'on a choisi une mauvaise définition du courant électrique à mon avis.
Non. Il n’y a pas de courant électrique dans le référentiel en mouvement.
Un courant électrique n’existe que si un flux de courant transverse une surface. Ici, dans le référentiel fixe, les charges sont immobiles et ne traversent donc aucun surface - par exemple la section du câble.
Dans le référentiel en mouvement, les charges sont en mouvement, mais le câble possède la même vitesse que les charges : les charges restent donc immobiles par rapport au câble ; et aucune surface n’est traversée. Pas de flux. Pas de courant électrique.
Pour obtenir un courant dans le référentiel en mouvement, il faut considérer une surface mobile par rapport au référentiel fixe. Par exemple une surface fixe dans le référentiel en mouvement. Alors, il y a bien un flux de charges à travers cette surface et donc un courant électrique.
Pour répondre à une question sur la présence de courant électrique il est donc impératif de définir la surface ou région de l’espace considérée.
Ma première réponse est juste et naturelle. Absence de courant dans tout référentiel si la surface est supposée être une section du câble.
J'ai une autre question du même type:
En dynamique avant d'appliquer gentiment notre PFD, il faut d'abord préciser le référentiel dans lequel on travail (et le système).
Alors en électromagnétisme, pour appliquer les équations de Maxwell, préciser le référentiel est-il important ?
Et sont-elles encore valables si notre référentiel atteint une vitesse de l'ordre de celle de la lumière ?
Il faut définir le système et le référentiel pour tous les problèmes physiques. Tous.
Les équations de Maxwell sont valides en relativité restreinte et donc proche de la vitesse de la lumière.
Il ne faut pas confondre l'intensité du courant, grandeur scalaire habituellement notée I, et la densité de courant, grandeur vectorielle habituellement notée $\vec j$.
Quand on étudie un circuit électrique avec des cables conducteurs on utilise l'intensité (en Ampère). C'est cette grandeur qui intervient par exemple dans la loi d'Ohm U=RI. Mais en dehors de ce cadre, et notamment pour une analyse relativiste, c'est la densité de courant (en Ampère par mètre carré) qui est à retenir comme terme source du champ. C'est cette densité $\vec j$ qui intervient dans les équations de Maxwell, les potentiels de Liénard-Wiechert etc.
L'intensité du courant dans un cable s'obtient par intégration de la densité de courant sur la section du cable. Elle est donc définie pour une certaine surface, et correspond à la charge électrique traversant cette surface par unité de temps.
La densité de courant est le produit d'une densité de charge par une vitesse et n'est pas reliée à une surface.
Le rapprochement de l'électromagnétisme classique et de la relativité restreinte est source de grandes et merveilleuses surprises. Un très bon papier (en anglais) sur le sujet est :
Purcell simplified
http://physics.weber.edu/schroeder/mrr/MRRtalk.html
Oui.
Le courant électrique, ainsi que la densité de courant, sont des notions qui sont basées sur un mouvement, et un mouvement est toujours "relatif" d'un référentiel.
C'est exactement la même chose avec l'eau: pour quelqu'un au bord de la rivière, l'eau coule ; pour le petit bateau en papier, l'eau ne coule pas.
Une autre expérience: un électromètre est posé sur un U en cuivre, et ON les bouge l'un par rapport à l'autre. Alors le point de vue de U est: il y a un courant, c'est la faute à l'électromètre qui bouge. Le point de vue de l'électromètre est: il y a un courant, c'est la faute du U qui bouge. Le point de vue de ON est: c'est ma faute, j'ai créé un mouvement relatif entre le U et l'électromètre. Et l'électromètre se range à l'avis unanime des observateurs.
On a donc démontré: des expériences différentes produisent des résultats différents.
Cordialement, Pierre.