Les transistors-lasers et la loi de Kirchhoff
Une loi majeure portant sur le courant dans un circuit électrique vient d’être révisée après que des scientifiques se sont penchés sur les transistors-lasers, modifiant notre compréhension des phénomènes physiques en jeu.
Une meilleure compréhension de la loi des noeuds
La loi des noeuds de Kirchhoff dispose que la somme des intensités des courants qui entrent par un noeud est égale à la somme des intensités des courants qui en sortent (i1 + i4 = i2 + i3). Décrite en 1845 par Gustav Kirchhoff, elle fut primordiale pour comprendre les phénomènes se produisant dans les circuits électriques.
Or, les derniers travaux portant sur les transistors-lasers et publiés dans la revue Journal of Applied Physics révisent cette loi qui repose sur le principe de conservation des charges électriques. En effet, dans un transistor-laser, une partie du courant est utilisée pour la création du rayon laser. La loi de Kirchhoff n’est donc pas seulement une loi portant sur le courant, mais aussi l’énergie qui joue un rôle important dans ce processus de conservation, comme le montre les transistors-lasers.
Vers la démocratisation des transistors-lasers
Cette nouvelle compréhension a permis de modifier les simulations informatiques afin de récolter des données similaires aux résultats en laboratoires. C’est une étape importante qui permet aux scientifiques de mieux prédire les débits de ces composants et de concevoir des modèles qui seront à la base des superordinateurs de demain. Bref, cette modification de la loi des noeuds est un grand pas vers l’utilisation de ces transistors-lasers.
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Article intéressant. J'ai appris la loi des noeuds mais je me souviens pas avoir appris qu'elle était de Kirchhoff d'ailleurs.
Merci David
Non plus.
Désolé, je ne comprends pas?!
La loi de des courants me semble toujours respectée, les électrons ne "disparaissent" pas! ils perdent de l'énergie dans la ZCE (normal). Ils ont en fait juste pensé à ajouter une "conservation" de l'énergie dans leur modèle (trivial) pour modéliser le phénomène (en gros E_elec-in = E_elec-out + E_optic-out (+ éventuellement E_pertes))
En même temps n'importe quel physicien ou ingénieur y aurait fait pareil! Décidément je ne vois pas ce qu'il pensent révolutionner, ou alors c'est vraiment mal expliqué... Je crois que je vais aller chopper la publie et la lire tranquillement ce soir!
Merci David
comme la loi des mailles.
La tension entre a et b est U = Vb - Va . Va et Vb étant les potentiels respectifs aux points a et b. En additionnant toutes les tensions d'une maille et en se servant de cette définition, on obtient un résultat nul.
même remarique que babinours1st!
"cette loi qui repose sur le principe de conservation des charges électriques" > sauf qu'avec émission de lumière il n'y a pas conservation de l'énergie.
edit: précision : l'intensité est une mesure de flux de particules chargées. le flux étant fonction de la puissance, kamoulox!
Merci babinours1st. Je ne sais pas comment le formuler...
Une loi majeure portant sur le courant dans un circuit électrique vient d’être révisée après que des scientifiques se sont penchés sur les transistors-lasers
que des scientifiques se soient penchés...
Désolé, c'est pas ça, car "après que" est toujours suivi de l'indicatif et non du subjonctif.
Pour répondre à babinours1st :
La loi des noeuds (effectivement, en France, l'école ne dit pas que c'est de Kirchhoff) travaille sur la quantité de particules (enfin d'électrons ici) qui entre et sort d'un système fermé. Donc on travaille sur l'intensité du courant exprimé en ampères. Cette loi découle directement du principe de conservation d'énergie mais ne travaille donc pas sur des énergies (qu'on exprime en joule, électron-volt ou kilowatt-heure). Il ne faut pas confondre !
Le problème ici, c'est que les transistors-lasers sont des circuits fermés particuliers où une partie de l'intensité du courant est transformé en énergie. Et donc les physiciens ne peuvent plus travailler avec la simple loi des noeuds.
Donc l'avancé ici est donc de généraliser la loi des noeuds pour inclure une composante énergétique dans une loi qui parlait d'autre chose à l'origine.
Je ne sais pas si c'était compliqué à faire, mais s'ils en parlent dans le Journal of Applied Physics, c'est que ce n'était pas si simple ou au moins pas évident à découvrir sans être tomber sur le cas des transistors-lasers...ici, c'est plus une question d'être le 1er à trouver l'idée que de difficulté je pense.
J'allais oublier de préciser : l'électron porte une charge électrique mais la particule qui véhicule l'énergie est le photon (contenu dans le laser). CQFD.
Pour répondre à Xinyingho.
pour moi, dire qu'ils ont modifié/remis en question la loi des noeuds est réellement abusif. (mais honnetement, je pense que le probleme vient d'une volonté de journalistes américains de faire du sensationnel, plus que d'une malhonneteté scientifique de la part des auteurs)(du moins j'espère!)
Justement, loi des noeud => intensité; l'intensité n'est pas directement homogène à une énergie à ma connaissance! Kirchhoff, pour moi c'est un bilan de charge par unité de temps, pas une conservation de l'énergie! (dans ma tete j'ai pas vraiment l'impression que dq/dt ¤ énergie).
Bon après je ne suis pas spécialiste des "transistors-laser"; vu que c'est aujourd'hui la première fois que j'en entends parler. Apres un peu de lecture (au moins 15minutes!) sur le sujet; forcement ce genre de device n'est pas magique! ils ont établi un modèle de fonctionnement pour ça, pas beaucoup plus visiblement
le signe que j'ai mis "¤" etait sensé traduire "homogène à" mais j'ai l'impression que ce n'est pas particulièrement clair dans ce que j'ai mis!
On est d'accord que l'intensité n'est pas directement homogène à une énergie (note pour les autres : on n'est pas sensé pouvoir travailler dans une même équation sur des mesures d'intensité et d'énergie car on travaille sur des notions différentes).
Néanmoins, si on dit que Kirchhoff découle du principe de conservation d'énergie, c'est parce que ce principe dit que rien ne se perd ou se crée dans un système fermé, et c'est bien ce que prouve la loi des noeuds, l'intensité en entrée doit être égale à l'intensité en sortie, donc rien ne se perd, rien ne se crée.
Après si un journaliste a voulu faire du sensationnel...c'est un peu dommage mais bon on verra plus tard si les gens en parle encore
Mais c'est quoi cet article...
Je suis allé à l'école en France et mon prof de Physique de l'époque m'a appris qu'il s'agissait d'une découverte de Kirchhoff. La tendance que nous français avons à oublier ce genre de détails pour se concentrer sur l'essentiel, c'est à dire la loi de conservation des courants reste un détail. En l'occurrence il s'agit plus ici de conservation de l'énergie puisque d'un courant électrique on récupère un courant et un laser qui va avoir d'autres fonctions de transmission.l'énergie de départ sera alors égale à l'énergie d'arrivée.
Pour moi la question réside dans la fonction du laser au sein d'un transistor et les problèmes que ça peut engendrer du style échauffement et donc déperdition d'énergie thermique.
moi il me semble avoir appris que c'etait la loi de kirchoff en 1ere ou en term, alors que cette loi a mon époque on l'apprenait au collège... d'ailleurs les sciences physiques, je ne sais plus à quel age on commence, mais bien trop tard a mon avis
y a aussi le théorème de norton-thevenin (rien a voir avec l'antivirus!) et les equations de maxwell (une seule cuillère suffit)
topette
On apprend les lois de la physique beaucoup trop tard aujourd'hui on aborde les lois fondamentales au lycée alors que ces bases, on les apprenait au collège. Les programmes sont devenus une approche du monde par l'expérimentation facile (du type Lego ou le petit chimiste mais sans chaleur ni produits dangereux. Je me souvient avoir manipulé de la soude et de l'acide en classe de chimie, aujourd'hui plus personne ne mélange quoi que ce soit en classe de chimie qui d'ailleurs n'existe pratiquement plus. Comment avancer dans un monde aseptisé où les adultes responsables ont peur des responsabilités et craignent de vous apprendre l'essentiel simplement parce qu'il comporte un léger risque ?
"aujourd'hui plus personne ne mélange quoi que ce soit en classe de chimie qui d'ailleurs n'existe pratiquement plus"
Ex-lyceen depuis pas si longtemps (3ans), je me souviens tres bien avoir manipulé des dizaines de fois des acides chlorhydriques plutot concentrés ou meme des anhydrides d'acide assez coriaces durant mes TP de chimie hebdomadaires !
Par contre, il est vrai que commencer la physique/chimie en 5e (12 ans) est un peu dommage a mon avis, d'autant plus qu'au college, on ne fait pas vraiment de la physique chimie mais plutot un vague survol de choses pourtant essentielles !
Enfin pour trancher sur le debat o combien important de 'est-ce qu'on a appris les lois de kirchoff au lycee ?', pour ma part, il a fallu attendre l'ecole d'inge pour qu'on nomme les lois des mailles et des noeuds ainsi !
C'est une volonté de l'état, de pas trop faire tripoter la chimie aux jeunes.
Ca permet d'écrémer les intellects et d'empecher le tout venant de faire des manipulations dangereuses, notamment en ce qui concerne la compositions d'explosifs.
Concernant Kirchoff, et bien d'autre, on peut pas tout apprendre à l'école. Même les généralistes n'appréhendent pas toutes les lois physiques. A la rigueur les universitaires doivent être plus callés que la normale.
>Le problème ici, c'est que les transistors-lasers sont des circuits fermés
> particuliers où une partie de l'intensité du courant est transformé en énergie. Et donc les physiciens ne peuvent plus travailler avec la simple
> loi des noeuds.
Les lampes, les haut-parleurs, les moteurs électriques, les chauffages électriques, et pleins d'autres choses font pareil. Et le bon vieux Kirchoff n'a pas de problèmes. Je crois que cet article a quelque chose "Lost in Translation".
Y a pas de moteur dans lequel tu rentre du 1A et tu ressort du 0.5A
La loi de kirchoff c'est un peu la loi de conservation des électrons. Tes électrons peuvent perdre et gagner de l'énergie dans tes circuit classiques, mais ils ne disparaissent pas.
Mais avec leurs transistors-lasers, ils sont dans la merde, parce qu'ils peuvent détruire des électrons (pour les transformer en photons).