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CHAPITRE II – LE COURANT ELECTRIQUE DANS LES METAUX
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I – La structure de l’atome.
1) Historique du modèle de l’atome Voir activité « Historique du modèle de l’atome »
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La matière est constituée de corpuscules invisibles à cause de leur extrême petitesse, indivisibles et éternels. ARISTOTE IVème siècle AVJC Mais non ! On sait tous que la matière est constituée des quatre éléments: l’eau, la terre, le feu et l’air… DEMOCRITE IVème siècle AVJC
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L’atome est une sphère simple et indivisible, semblable à une boule de billard
John Dalton 1808
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« Le pudding de THOMSON »
Un atome contient des particules négatives que j’appellerais électrons. Dans mon modèle, l’atome est constitué d’une boule pleine remplie d’une substance électriquement positive collée à des électrons. « Le pudding de THOMSON » Thomson 1897
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Expérience de Rutherford
En bombardant une feuille d’or avec des particules positives, j’ai remarqué que la plupart de ces particules traversent la matière sans rebondir. J’en déduis un nouveau modèle : l’atome est constitué d’un noyau central, chargé positivement, autour duquel se déplacent des électrons négatifs. Entre les deux, il y a du vide.
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Modèle actuel de l’atome
Nuage électronique électron NOYAU Trajectoire des électrons VIDE Modèle de Rutherford Modèle actuel de l’atome
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2) Structure de l’atome. Les atomes sont les constituants de la matière. Ce sont des particules extrêmement petites car leur dimension est de l’ordre du dixième de nanomètre. 1 nm = 10-9 m (1 milliardième de m). Un atome est constitué d’un noyau autour duquel tournent des électrons.
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NOYAU
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Les électrons Chaque électron porte une seule charge négative.
Ils sont tous identiques. Ils forment le nuage électronique. Ils ont une masse très faible (négligeable). Ils donnent sa taille à l’atome.
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Le noyau : Contient des charges positives (protons).
Contient presque toute la masse de l’atome. Est fois plus petit que l’atome.
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L’atome est électriquement neutre : le nombre de charges positives du noyau est donc égal au nombre de charges négatives des électrons. Il y a donc autant de protons que d’électrons dans un atome. Un atome est essentiellement constitué de vide : on dit qu’il a une structure lacunaire.
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II – Le courant électrique dans un métal
1) Les solides conducteurs. Expérience : On réalise le montage suivant en intercalant différents matériaux dans le circuit. Si la lampe s’éclaire, le matériau est conducteur de l’électricité. Si elle reste éteinte, c’ est un isolant électrique.
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On remarque que tous les solides ne conduisent pas le courant électrique.
Tous les métaux sont des conducteurs électriques.
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2) Pourquoi les métaux conduisent-ils le courant?
Un microscope à effet tunnel montre que les métaux sont constitués d’atomes rangés de façon ordonnée.
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Dans ces atomes, la plupart des électrons sont solidement liés au noyau. Cependant, certains électrons peuvent se déplacer d’un atome à l’autre avec facilité. Ce sont des électrons libres. Dans un métal, le courant électrique est dû à la circulation d’électrons libres.
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3) Sens de déplacement des électrons libres.
Voici le modèle de la structure d’un métal dans 2 cas : En l’absence de tension électrique
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Observation : En l’absence de générateur, le mouvement des électrons libres est incessant et désordonné. On applique une tension aux extrémités
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Obs : Le générateur du circuit les électrons vers le pôle +.
attire Le générateur provoque un mouvement d’ensemble des électrons libres vers la borne positive du générateur. Rappel : A l’extérieur du générateur, le sens conventionnel du courant est dirigé de la borne + vers la borne -.
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Conclusion : Les électrons libres se déplacent donc dans le sens opposé au sens conventionnel du courant. Remarque : Les isolants n’ont pas d’électrons libres.
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4) Schéma récapitulatif.
Sens conventionnel du courant Sens de déplacement des électrons libres
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