Chapitre 1Chapitre 1

Notions de charges Notions de charges ÉlectriquesÉlectriques

1. Expériences1. Expériences

Une latte de plastique ou un stylo Une latte de plastique ou un stylo frotté sur un morceau de tissu, attire frotté sur un morceau de tissu, attire de petits bouts de papier.de petits bouts de papier.

Ce n'est que vers les années 1700 Ce n'est que vers les années 1700 qu'on découvrit que ces différents qu'on découvrit que ces différents corps ne "possédaient" pas corps ne "possédaient" pas uniquement des forces d'attraction, uniquement des forces d'attraction, mais que certains pouvaient aussi se mais que certains pouvaient aussi se repousser.repousser.

Un bâton d'éboniteUn bâton d'ébonite (sorte de (sorte de caoutchouc) frotté sur un morceau caoutchouc) frotté sur un morceau de laine de laine est attiré par un bâton de est attiré par un bâton de verreverre frotté sur un morceau de frotté sur un morceau de soie,soie, mais il est repoussé par un mais il est repoussé par un bâton de plexiglas bâton de plexiglas frotté sur un frotté sur un morceau de laine.morceau de laine.

Ces phénomènes furent appelés Ces phénomènes furent appelés "électricité""électricité", mot qui est dérivé du , mot qui est dérivé du grec "électron" qui veut dire grec "électron" qui veut dire "ambre"."ambre".

Pour mieux comprendre le Pour mieux comprendre le phénomène, voyons phénomène, voyons

comment est constituée la comment est constituée la matière.matière.

2. Constitution de la 2. Constitution de la matièrematière

Deux hypothèses partageaient les Deux hypothèses partageaient les philosophes grecs : les uns disaient philosophes grecs : les uns disaient que la matière pouvait être broyée que la matière pouvait être broyée en morceaux de plus en plus petits, en morceaux de plus en plus petits, donc divisée indéfiniment, tandis donc divisée indéfiniment, tandis que d'autres pensaient que cette que d'autres pensaient que cette division était limitée. Ces derniers division était limitée. Ces derniers n'étaient pas loin de la vérité.n'étaient pas loin de la vérité.

On sait que la matière est divisée On sait que la matière est divisée en très petites particules : quelques en très petites particules : quelques gouttes d'un colorant modifient la gouttes d'un colorant modifient la teinte de tout un bain; un petit peu teinte de tout un bain; un petit peu de parfum répand une odeur de parfum répand une odeur perceptible dans toute une salle.perceptible dans toute une salle.

Cependant, cette division n'est pas infinie.

2.1. La molécule2.1. La molécule

La molécule est la plus petite La molécule est la plus petite partie d'un corps qui conserve partie d'un corps qui conserve encore toutes les propriétés de ce encore toutes les propriétés de ce corps.corps.

Si on divise une molécule, on obtient des atomes

1 atome d’oxygène

2 atomes d’hydrogènes

2.2. L'atome2.2. L'atome Le mot "atome" vient du Le mot "atome" vient du

mot grec "atomos" mot grec "atomos" signifiant "qu'on ne peut signifiant "qu'on ne peut diviser".diviser".

L'atome est la plus petite L'atome est la plus petite entité constituant la entité constituant la matière.matière.

Dans le cadre du cours, il Dans le cadre du cours, il nous suffit de savoir que nous suffit de savoir que l'atome est formé : l'atome est formé :

- d'un noyau,- d'un noyau, - d'un ou plusieurs - d'un ou plusieurs

électrons qui gravitent électrons qui gravitent à très grande vitesse à très grande vitesse autour du noyau.autour du noyau.

Atomes d’un cristal de silicium

Atomes de carbone (graphite)

Atomes d’or déposés sur des atomes de carbone

LE TABLEAU DE MENDELEIEVLE TABLEAU DE MENDELEIEV

a) Le noyaua) Le noyau

Il constitue à lui seul presque toute la Il constitue à lui seul presque toute la masse de l'atome.masse de l'atome.

Son volume est faible par rapport à Son volume est faible par rapport à celui de l'atome.celui de l'atome.

Il contient :Il contient : - des neutrons (électriquement - des neutrons (électriquement

neutres)neutres) - des protons (électriquement positifs - des protons (électriquement positifs

par convention)par convention)

b) Les électronsb) Les électrons Ils tournent autour du noyau à la Ils tournent autour du noyau à la

façon des planètes autour du soleil.façon des planètes autour du soleil. Ils possèdent une charge Ils possèdent une charge

électriquement négative par convention.électriquement négative par convention. Le nombre d'électrons est égal au Le nombre d'électrons est égal au

nombre de protonsnombre de protons Les électrons sont répartis, suivant Les électrons sont répartis, suivant

leur nombre, en 7 couches désignées, leur nombre, en 7 couches désignées, à partir du noyau, à partir du noyau, par les lettres K, L, M, N, O, P, Q.par les lettres K, L, M, N, O, P, Q.

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Puisque l'atome possède autant de Puisque l'atome possède autant de charges positives (protons) que de charges positives (protons) que de charges négatives (électrons), on charges négatives (électrons), on dit que l'atome est électriquement dit que l'atome est électriquement neutre.neutre.

Dans le cadre du cours d'électricité, Dans le cadre du cours d'électricité, on peut considérer que :on peut considérer que :

- les particules élémentaires - les particules élémentaires (électrons, protons et neutrons) sont (électrons, protons et neutrons) sont

indestructibles; indestructibles; - le noyau des atomes est inaltérable.- le noyau des atomes est inaltérable.

Cependant, il peut arriver qu'un Cependant, il peut arriver qu'un atomeatome gagne gagne ou ou perde perde un ou un ou plusieurs électrons. Dans les deux plusieurs électrons. Dans les deux cas, cas, l'atome n'est plus l'atome n'est plus électriquement neutre:électriquement neutre: il porte il porte alors le nom dalors le nom d'ion.'ion.

Si l'atomeSi l'atome perd un perd un ou ou plusieurs plusieurs électronsélectrons, les charges du noyau , les charges du noyau deviennent supérieures, nous deviennent supérieures, nous avons donc un avons donc un ion positifion positif. L'ion . L'ion positif s'appelle positif s'appelle cationcation..

Si l'atome Si l'atome gagne ungagne un ou ou plusieurs plusieurs électronsélectrons, les charges des , les charges des électrons deviennent supérieures : électrons deviennent supérieures : nous avons donc un nous avons donc un ion négatifion négatif. . L'ion négatif s'appelle L'ion négatif s'appelle anionanion..

3. Notions de 3. Notions de conducteur, semi-conducteur, semi-

conducteur, isolantconducteur, isolant

Dans la première expérience, la balle de Dans la première expérience, la balle de sureau ne réagit pas, contrairement à ce qui sureau ne réagit pas, contrairement à ce qui se passe dans la seconde expérience.se passe dans la seconde expérience.

Dans la seconde expérience, la balle de sureau Dans la seconde expérience, la balle de sureau est attirée parce qu'elle est en présence de est attirée parce qu'elle est en présence de charges électriques; ces charges électriques charges électriques; ces charges électriques se sont propagées, à partir du bâton de verre se sont propagées, à partir du bâton de verre électrisé auparavant, au travers du barreau électrisé auparavant, au travers du barreau métallique.métallique.

Dans la première expérience, la balle de Dans la première expérience, la balle de sureau n'a pas réagi parce que les charges sureau n'a pas réagi parce que les charges électriques ne se sont pas propagées au électriques ne se sont pas propagées au travers du deuxième bâton de verre.travers du deuxième bâton de verre.

Les corps se comportant comme le barreau Les corps se comportant comme le barreau métallique seront appelés métallique seront appelés conducteursconducteurs; ils ; ils conduisent les charges électriques.conduisent les charges électriques.

Les corps se comportant comme le bâton de Les corps se comportant comme le bâton de verre seront appelés verre seront appelés isolantsisolants; ils ne ; ils ne permettent pas le passage des charges permettent pas le passage des charges électriques.électriques.

Il existe des corps qui, suivant les conditions Il existe des corps qui, suivant les conditions d'utilisation, deviennent conducteurs ou isolants d'utilisation, deviennent conducteurs ou isolants : ils portent le nom de: ils portent le nom de semi-conducteurs semi-conducteurs..

Au cours de chimie, vous Au cours de chimie, vous apprendrez que les propriétés apprendrez que les propriétés chimiques et électriques d'un corps chimiques et électriques d'un corps sont déterminées par la dernière sont déterminées par la dernière couche électroniques des atomes couche électroniques des atomes qui le constituent; il faut savoir que qui le constituent; il faut savoir que cette dernière couche compte au cette dernière couche compte au maximum huit électrons.maximum huit électrons.

Quatre possibilités peuvent Quatre possibilités peuvent se présenter :se présenter :

La dernière coucheLa dernière couche comporte comporte 11, , 22 ou ou 3 3 électrons. électrons. L'atome les libère facilement; il y aura des électrons L'atome les libère facilement; il y aura des électrons libres. libres. Le corps est un conducteur du courant Le corps est un conducteur du courant électrique.électrique.

La dernière coucheLa dernière couche comporte comporte 5 5, , 66 ou ou 7 7 électrons. électrons. L'atome a tendance à capter les éventuels électrons L'atome a tendance à capter les éventuels électrons errants. Il n'y aura pas d'électrons libres. errants. Il n'y aura pas d'électrons libres. Le corps est Le corps est un isolant.un isolant.

La dernière coucheLa dernière couche comporte comporte 4 4 électrons. Suivant électrons. Suivant les conditions dans lesquelles se trouve ce corps, il sera les conditions dans lesquelles se trouve ce corps, il sera conducteur ou isolant. conducteur ou isolant. C 'est un semi-conducteur. C 'est un semi-conducteur.

La dernière coucheLa dernière couche comporte comporte 8 8 électrons. électrons. Ce Ce corps est neutrecorps est neutre. Il n'est pas influencé par le courant . Il n'est pas influencé par le courant électrique. C'est le cas des gaz rares : argon, néon.électrique. C'est le cas des gaz rares : argon, néon.

4. Questions de 4. Questions de synthèsesynthèse

1. Que signifie le mot "atomos" ?1. Que signifie le mot "atomos" ? 2. Définissez "molécule".2. Définissez "molécule". 3. De quoi est constitué l'atome ?3. De quoi est constitué l'atome ? 4. De quoi est constitué le noyau d'un atome ?4. De quoi est constitué le noyau d'un atome ? 5. Comment appelle-t-on un atome qui a perdu un ou 5. Comment appelle-t-on un atome qui a perdu un ou

plusieurs électrons ?plusieurs électrons ? 6. Expliquer pourquoi un atome ayant gagné un ou 6. Expliquer pourquoi un atome ayant gagné un ou

plusieurs électrons s'appelle un "ion négatif".plusieurs électrons s'appelle un "ion négatif". 7. Quand un corps est-il appelé "conducteur" ?7. Quand un corps est-il appelé "conducteur" ? 8. Quand un corps est-il appelé "isolant" ?8. Quand un corps est-il appelé "isolant" ? 9. Quand un corps est-il appelé "semi-conducteur" ?9. Quand un corps est-il appelé "semi-conducteur" ?

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