Why the Lamp Lights at Once
Fermez l'interrupteur et deux vitesses totalement différentes entrent en jeu. Le champ électrique parcourt la boucle à une vitesse proche de celle de la lumière et allume la lampe en quelques nanosecondes, tandis que les électrons avancent à peine. Rien n'a eu à voyager de la pile jusqu'à la lampe : les électrons y étaient déjà.
Comment utiliser cette simulation
- Appuyez sur Close the switch et regardez le front de champ parcourir la boucle
- Suivez un électron marqué dans le filament et constatez qu'il démarre avec les autres
- Comparez le temps mis par le champ à la distance parcourue par un électron quelconque
- Rouvrez puis refermez le circuit pour rejouer les deux échelles de temps
Ce qu’il faut observer
- La lampe est allumée bien avant qu'un électron de la pile ne s'en soit approché
- Les électrons de toute la boucle commencent à dériver pratiquement au même instant
- Le front de champ traverse tout le circuit en nanosecondes ; la dérive est une fraction de millimètre par seconde
- Il y avait déjà des électrons libres dans le filament, en attente d'être poussés
- La pile fournit de l'énergie et un champ, pas les électrons particuliers qui produisent la lumière
La physique derrière
Fermer l'interrupteur établit un champ électrique tout au long du conducteur, et ce champ se propage à une vitesse voisine de c. Pour une boucle d'environ un mètre de périmètre le champ est en place en quelques nanosecondes, et tous les électrons du circuit — y compris ceux déjà présents dans le filament — se mettent à dériver pratiquement au même instant. Ces électrons se déplacent à une vitesse de dérive de l'ordre de 10⁻⁴ m/s et mettraient des heures à parcourir la distance depuis la pile. La lampe s'allume à cause de l'arrivée du champ, non du voyage d'un quelconque électron.