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Chapitre 2 - Conduction électrique dans les solides ; Structure de l'atome I. Tous les solides conduisent-ils le courant électrique ?

Hypothèse : ...

1) Protocole expérimental

Comment allez-vous tester si un matériau conduit le courant électrique ?

On réalise le circuit suivant :

2) Observations et interprétation

Solide Cuivre Fer Verre Aluminium Plastique Zinc

La lampe

brille-t-elle ? oui oui non oui non oui

Intensité

mesurée (mA)

Conduit le

courant ? oui oui non oui non oui

Quel est le point commun aux matériaux testés qui conduisent le courant ? Ce sont des métaux.

Y a-t-il des matériaux qui ne conduisent pas le courant ͍ Yu'ont-ils de particulier ? Oui, les non-métaux testés ne

conduisent pas le courant.

Que dire de notre hypothèse ? ...

3) Conclusion

En testant tous les matériaux, on pourrait vérifier que Tous les métaux conduisent le courant électrique (conducteurs). Certains solides ne conduisent pas le courant (isolants).

4) Quel est le meilleur conducteur électrique ?

Tous les métaux ne conduisent pas aussi bien le courant électrique.

Pourquoi les métaux conduisent-ils le courant ? Et comment ça se passe ͍ Yu'est-ce que le courant électrique ? Pour

cela, on va parler un peu de la... Si le solide est conducteur, le circuit sera fermé et un courant électrique va circuler. (La lampe va briller et on va lire une intensité à l'ampğremğtre.) S'il ne conduit pas le courant, le circuit sera ouǀert et il ne se passera rien. + - G A A COM pinces crocodiles

Solide à tester

II. De quoi les atomes sont-ils constitués ?

Etude de documents - Petite histoire de l'atome

dans la matière de 2 types de charges électriques : les charges positives et les charges négatives. Une charge positive attire une charge négative (et inversement). Deux charges positives se repoussent. Deux charges négatives dit que sa charge est neutre. a) Comment Thomson établit-il que les électrons portaient une charge électrique négative ? Il parla de charge négative parce que les Ġlectrons Ġtaient attirĠs par la borne positiǀe d'une pile. b) Pourquoi devait il y avoir également une charge positive dans l'atome ? Il devait y avoir une charge positiǀe dans l'atome car il est n'est globalement pas chargé, il faut donc une charge électrique positiǀe pour compenser la charge nĠgatiǀe de l'Ġlectron. c) Yu'y a-t-il entre les électrons et le noyau ? Qui en apporta la preuve ? Entre le noyau et les électrons, il y a du vide. Ce fut prouvé par Rutherford. d) Comparez les diamğtres du noyau et de l'atome : Combien de fois l'atome est-il plus grand que le noyau ͍ L'atome est 100 000 fois plus grand que le noyau, comme une épingle au milieu d'un terrain de football. Les électrons sont encore plus petits -> VIDE !

E] Au dĠbut du yye siğcle, d'importantes dĠcouǀertes ont permis de rĠparer les imperfections de ce modğle.

Les travaux de Max Planck et Niels Bohr montrèrent que les électrons ne peuvent se trouver qu'à des distances bien

précises du noyau.

probabilité de le trouver sur des orbites bien précises. L'étude de ces probabilités a mené à un nouveau domaine de

la physique : la mécanique quantique. D] En 1910, E. Rutherford prouva que ce modèle était faux en bombardant une feuille d'or avec des particules (particules de charge positive émises par radioactivité) et

à travers la feuille d'or.

appela " noyau ») où ces particules dĠǀiĠes s'Ġtaient ͨ cognées » et que le reste de

l'atome (la majoritĠ) était constituée de vide. Il proposa un nouveau modèle : Des électrons tournent autour du noyau chargé positivement, comme des planètes autour du soleil. Entre les électrons et le noyau : du vide. (C'est-à-dire rien !) A] J. Dalton (en 1805), inspiré par le grec Démocrite, pensait que les atomes étaient des sphères indivisibles.

Figure 1 - Les atomes selon Dalton

Figure 2 - L'atome

de Thompson noyau

électron

Figure 3 - L'atome de

Rutherford

Figure 4 - Ordres de grandeur de l'atome

C] J. J. Thomson rĠussit ă edžtraire d'un atome en 1881, une particule infiniment petite

pile. Il la baptisa électron, possédant une charge électrique négative (car attirée par les

charges électriques positives). Donc un atome contient des électrons, chargés négativement.

Les atomes n'Ġtant pas attirĠs par une borne (н) (donc possĠdant une charge neutre), il fallait dans l'atome une

charge positive pour compenser la charge négative des électrons.

Thompson conçut donc un modèle (surnommé modèle du pudding) où l'atome était une espèce de pâte, chargée

positivement dans laquelle se trouvaient des électrons, chargés négativement. noyau Que devons-nous savoir de la structure de l'atome ? Un électron est une particule qui porte une charge négative. (Charge (-)). Remarque : Deux charges positives se repoussent. Deux charges négatives aussi.

L'atome est constituĠ d'un noyau, chargé positivement, autour duquel se trouvent des électrons, chargés

négativement. Entre le noyau et les électrons, il y a : du VIDE ! (Pas d'air !)

L'atome est électriquement neutre : La charge négative des électrons compense la charge positive du noyau.

La cohésion de l'atome est due ă l'attraction entre les Ġlectrons et le noyau. Le diamğtre d'un atome est de l'ordre de 0,1 nm, c'est-à-dire 0,000 000 000 1 m.

Chacun des 98 éléments existants sur Terre est caractérisé par un nombre de charges positives du noyau bien précis.

(98 éléments rencontrés dans la nature, 80 stables, sinon, plus d'une centaine. (118)) Exemple : Nombre de charges positiǀes du noyau d'un atome de fer : 26 (C'est ǀrai pour tous les atomes de fer, et c'est faudž pour tous les autres ĠlĠments.)

Nombre d'Ġlectrons dans un atome de fer ? 26 !

Les molécules sont également électriquement neutres car ce sont des associations d'atomes. III. Interprétation de la conduction électrique dans les métaux.

1) Electrons libres

Prenons un morceau de cuivre :

Dans un métal, certains électrons sont peu attirés par le noyau (car " éloignés »). Ils se déplacent sans cesse d'un

atome à l'autre. On les appelle des électrons libres.

Attention ͊ On n'a pas

représenté tous les

électrons sur ce

schéma. (29 par atome de cuivre.)

Enveloppe fictive

électron libre

électrons

noyau atome de cuivre

2) Conduction électrique

Plaçons ce morceau de cuivre dans un circuit électrique :

Les électrons (chargés négativement) sont attirés par la borne (+) du générateur et se déplacent alors tous dans le

même sens. borne (+) (sens inverse du sens conventionnel du courant). sens de déplacement des électrons - + G Iquotesdbs_dbs22.pdfusesText_28

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