Chapitre 1

Notions de charges É lectriques

1. Exp é riences n Une latte de plastique ou un stylo frott é sur un morceau de tissu, attire de petits bouts de papier. n Ce n'est que vers les ann é es 1700 qu'on d é couvrit que ces diff é rents corps ne "poss é daient" pas uniquement des forces d'attraction, mais que certains pouvaient aussi se repousser.

n Un bâton d' é bonite (sorte de caoutchouc) frott é sur un morceau de laine est attir é par un bâton de verre frott é sur un morceau de soie, mais il est repouss é par un bâton de plexiglas frott é sur un morceau de laine.

n Ces ph é nom è nes furent appel é s " é lectricit é ", mot qui est d é riv é du grec " é lectron" qui veut dire "ambre".

Pour mieux comprendre le ph é nom è ne, voyons comment est constitu é e la mati è re.

2. Constitution de la mati è re

n Deux hypoth è ses partageaient les philosophes grecs : les uns disaient que la mati è re pouvait être broy é e en morceaux de plus en plus petits, donc divis é e ind é finiment, tandis que d'autres pensaient que cette division é tait limit é e. Ces derniers n' é taient pas loin de la v é rit é.

n On sait que la mati è re est divis é e en tr è s petites particules : quelques gouttes d'un colorant modifient la teinte de tout un bain; un petit peu de parfum r é pand une odeur perceptible dans toute une salle. Cependant, cette division n'est pas infinie.

2.1. La mol é cule n La mol é cule est la plus petite partie d'un corps qui conserve encore toutes les propri é t é s de ce corps. Si on divise une molécule, on obtient des atomes 1 atome doxygène 2 atomes dhydrogènes

2.2. L'atome n Le mot "atome" vient du mot grec "atomos" signifiant "qu'on ne peut diviser". n L'atome est la plus petite entit é constituant la mati è re. n Dans le cadre du cours, il nous suffit de savoir que l'atome est form é : n - d'un noyau, n - d'un ou plusieurs é lectrons qui gravitent à tr è s grande vitesse autour du noyau.

Atomes dun cristal de silicium Atomes de carbone (graphite) Atomes dor déposés sur des atomes de carbone

LE TABLEAU DE MENDELEIEV

a) Le noyau n Il constitue à lui seul presque toute la masse de l'atome. n Son volume est faible par rapport à celui de l'atome. n Il contient : n - des neutrons ( é lectriquement neutres) n - des protons ( é lectriquement positifs par convention)

b) Les é lectrons n Ils tournent autour du noyau à la fa ç on des plan è tes autour du soleil. n Ils poss è dent une charge é lectriquement n é gative par convention. n Le nombre d' é lectrons est é gal au nombre de protons n Les é lectrons sont r é partis, suivant leur nombre, en 7 couches d é sign é es, 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.

n Puisque l'atome poss è de autant de charges positives (protons) que de charges n é gatives ( é lectrons), on dit que l'atome est é lectriquement neutre.

n Dans le cadre du cours d' é lectricit é, on peut consid é rer que : n - les particules é l é mentaires ( é lectrons, protons et neutrons) sont indestructibles; n - le noyau des atomes est inalt é rable.

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

nSnSnSnSi l'atome perd un ou plusieurs électrons, les charges du noyau deviennent supérieures, nous avons donc un ion positif. L'ion positif s'appelle cation.

nSnSnSnSi l'atome gagne un ou plusieurs électrons, les charges des électrons deviennent supérieures : nous avons donc un ion négatif. L'ion négatif s'appelle anion.

3. Notions de conducteur, semi-conducteur, isolant

n Dans la premi è re exp é rience, la balle de sureau ne r é agit pas, contrairement à ce qui se passe dans la seconde exp é rience. n Dans la seconde exp é rience, la balle de sureau est attir é e parce qu'elle est en pr é sence de charges é lectriques; ces charges é lectriques se sont propag é es, à partir du bâton de verre é lectris é auparavant, au travers du barreau m é tallique. n Dans la premi è re exp é rience, la balle de sureau n'a pas r é agi parce que les charges é lectriques ne se sont pas propag é es au travers du deuxi è me bâton de verre.

n Les corps se comportant comme le barreau m é tallique seront appel é s conducteurs; ils conduisent les charges é lectriques. n Les corps se comportant comme le bâton de verre seront appel é s isolants; ils ne permettent pas le passage des charges é lectriques. n Il existe des corps qui, suivant les conditions d'utilisation, deviennent conducteurs ou isolants : ils portent le nom de semi-conducteurs.

n Au cours de chimie, vous apprendrez que les propri é t é s chimiques et é lectriques d'un corps sont d é termin é es par la derni è re couche é lectroniques des atomes qui le constituent; il faut savoir que cette derni è re couche compte au maximum huit é lectrons.

Quatre possibilit é s peuvent se pr é senter : n La derni è re couche comporte 1, 2 ou 3 é lectrons. L'atome les lib è re facilement; il y aura des é lectrons libres. Le corps est un conducteur du courant é lectrique. n La derni è re couche comporte 5, 6 ou 7 é lectrons. L'atome a tendance à capter les é ventuels é lectrons errants. Il n'y aura pas d' é lectrons libres. Le corps est un isolant. n La derni è re couche comporte 4 é lectrons. Suivant les conditions dans lesquelles se trouve ce corps, il sera conducteur ou isolant. C 'est un semi-conducteur. n La derni è re couche comporte 8 é lectrons. Ce corps est neutre. Il n'est pas influenc é par le courant é lectrique. C'est le cas des gaz rares : argon, n é on.

4. Questions de synth è se n1n1n1n1. Que signifie le mot "atomos" ? n2n2n2n2. Définissez "molécule". n3n3n3n3. De quoi est constitué l'atome ? n4n4n4n4. De quoi est constitué le noyau d'un atome ? n5n5n5n5. Comment appelle-t-on un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons ? n6n6n6n6. Expliquer pourquoi un atome ayant gagné un ou plusieurs électrons s'appelle un "ion négatif". n7n7n7n7. Quand un corps est-il appelé "conducteur" ? n8n8n8n8. Quand un corps est-il appelé "isolant" ? n9n9n9n9. Quand un corps est-il appelé "semi-conducteur" ? n_n_n_n_________________________