Inside a Conductor — Random Motion to Drift
Un circuit fermé en cuivre ouvert pour que vous puissiez voir les électrons libres à l'intérieur. Champ coupé, ils filent déjà à environ 10⁶ m/s, heurtent le réseau cristallin et ne vont nulle part en moyenne. Mettez le champ et une lente inclinaison régulière apparaît par-dessus cette course : cette inclinaison est tout le courant.
Comment utiliser cette simulation
- Appuyez sur Field off pour observer l'agitation thermique pure, sans aucun courant
- Appuyez sur Field on pour superposer la dérive et faire traverser la section par de la charge
- Suivez un électron mis en évidence sur plusieurs collisions pour voir son trajet en zigzag
- Parcourez la boucle pour vérifier que la dérive est la même partout dans le circuit
Ce qu’il faut observer
- Champ coupé, les électrons vont vite mais le nuage dans son ensemble reste sur place
- Champ établi, la course ne change pas : une lente inclinaison à sens unique s'y ajoute simplement
- La dérive est si lente face à la vitesse thermique qu'il faut regarder le nuage, pas un électron
- Les chocs sur le réseau réinitialisent sans cesse l'accélération, d'où une dérive constante plutôt que croissante
- Toute section du circuit porte la même dérive : le courant est donc identique sur tout le parcours
La physique derrière
La vitesse thermique dans le cuivre à température ambiante avoisine 10⁶ m/s, mais les directions sont aléatoires : le déplacement moyen est nul et aucune charge n'est transportée. Un champ appliqué E ajoute une accélération a = eE/m entre les chocs, que chaque collision remet à zéro. Il en résulte une petite moyenne constante appelée vitesse de dérive, typiquement de l'ordre de 10⁻⁴ m/s, dix ordres de grandeur sous la vitesse thermique. Le courant vaut I = nAv_d e, et seul ce minuscule terme de dérive y figure.