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CHAPITRE II – LE COURANT
ELECTRIQUE DANS LES METAUX
I – La structure de l’atome.
1) Historique du modèle de l’atome
Voir activité « Historique du modèle de
l’atome »
La matière est constituée
de corpuscules invisibles à
cause de leur extrême
petitesse, indivisibles et
éternels.
ARISTOTE
IVème siècle AVJC
DEMOCRITE
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…
L’atome est une sphère
simple et indivisible,
semblable à une boule de
billard
John Dalton 1808
« Le pudding de THOMSON »
Thomson 1897
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.
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.
Nuage électronique
électron
NOYAU
Trajectoire
des
électrons
VIDE
Modèle de Rutherford
Modèle actuel de l’atome
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.
NOYAU
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.
Le noyau :
• Contient des charges positives (protons).
• Contient presque toute la masse de
l’atome.
• Est 100000 fois plus petit que l’atome.
• 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.
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
A
matériau est conducteur
de l’électricité.
Matériau
à tester
B
L
Si elle reste éteinte, c’ est
un isolant électrique.
• On remarque que tous les solides ne
conduisent pas le courant électrique.
• Tous les métaux sont des conducteurs
électriques.
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.
• 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.
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
e-
+
e-
+
e-
+
e-
e-
+
+
Observation :
En l’absence de générateur, le mouvement des
électrons libres est incessant et désordonné.
•On applique une tension aux extrémités
e-
+
+
e-
+
e-
+
e-
e-
+
+
-
Obs : Le générateur du circuit attire les électrons
vers le pôle +.
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 -.
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.
4) Schéma récapitulatif.
Sens conventionnel du courant
Sens de déplacement des électrons libres