Chapitre C03. La conduction électrique des solides et des liquides. I. Tous les solides sont-ils conducteurs?

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Raymond Émile Duquette
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1 Chapitre C03. La conduction électrique des solides et des liquides I. Tous les solides sontils conducteurs? Rappel : Un matériau est un "conducteur" s'il laisse passer le courant électrique. Un matériau est un "isolant" s'il ne laisse pas passer le courant électrique.. Expérience. TP : tous les solides conduisentils le courant électrique? Tu disposes de plusieurs objets solides : règle en plastique, plaque de cuivre, de zinc, de fer, d aluminium, craie, tige en verre, bandelette de papier, mine de critérium en graphite, bois, morceau de sucre Chacun de ces objets est constitué d un matériau différent. Tous ces solides conduisentils le courant électrique? Hypothèse Conduisent le courant électrique Ne conduisent pas le courant électrique Protocole expérimental Réalise un circuit en série comportant un générateur 6V, une lampe, un interrupteur, deux pinces crocodiles et votre matériau à tester. Liste le matériel dont tu as besoin Fais un schéma, au crayon à papier, de l expérience que tu vas réaliser matériau près accord du professeur, récupère le matériel dont tu as besoin puis réalise tes expériences en respectant les précautions expérimentales. Dans le tableau cidessous, note tes observations puis conclue au fur et à mesure : Observations et conclusion Plastique Zinc Craie luminium Verre Papier raphite Fer Bois Cuivre Sucre Observations Conclusion conducteur ou isolant? Hypothèse validée ou invalidée?

Tu disposes de plusieurs objets solides : règle en plastique, plaque de cuivre, de zinc, de fer, d aluminium, craie, tige en verre, bandelette de papier, mine de critérium en graphite, bois, morceau

2 Conclusion du TP Tous les solides ne conduisent pas le courant électrique. Néanmoins, tous les métaux sont des conducteurs. B. Comprendre la conduction électrique dans les métaux Comme toute la matière, les métaux contiennent des particules électriques chargées négativement que l'on appelle des électrons Dans les métaux, certains de ces électrons peuvent se déplacer. Ils sont appelés «électrons libres» Le courant électrique est dû au déplacement d'ensemble de ces électrons libres. Dans les matériaux isolants, les électrons existent mais ils ne peuvent pas se déplacer. Il n'y a donc pas de courant électrique. INTERPRETTION I = 0 I Interrupteur ouvert, pas de courant : Les électrons se déplacent de façon aléatoire autour du noyau. Interrupteur fermé, le courant circule : Les électrons libres, qui sont les plus éloignés du noyau, se déplacent tous dans le même sens, du vers le du générateur. Conclusion générale : Le courant électrique dans les métaux est dû à un déplacement d'ensemble d'électrons libres. Les électrons libres se déplacent dans le sens inverse au sens conventionnel du courant électrique : Sens de circulation des électrons : du vers le du générateur. Sens conventionnel du courant électrique : du vers le du générateur.

certains de ces électrons peuvent se déplacer. Ils sont appelés «électrons libres» Le courant électrique est dû au déplacement d'ensemble de ces électrons libres.

3 II. Toutes les solutions sontelles le courant électrique?. Expérience. TP : toutes les solutions conduisentelles le courant électrique? Tu disposes de plusieurs solutions : eau minérale, eau déminéralisée, sulfate de cuivre, eau salée (chlorure de sodium), eau sucrée (glucose). Toutes ces solutions conduisentelles le courant électrique? Hypothèse Conduisent le courant électrique Ne conduisent pas le courant électrique Solution Protocole expérimental Liste le matériel dont tu as besoin Fais un schéma, au crayon à papier, de l expérience que tu vas réaliser Réalise un circuit en série comportant un générateur 6V, une lampe, un interrupteur, un électrolyseur, un ampèremètre et votre solution à tester. près accord du professeur, récupère le matériel dont tu as besoin puis réalise tes expériences. près chaque test, il faut rincer l électrolyseur, tout en respectant les précautions expérimentales. Dans le tableau cidessous, note tes observations puis conclue au fur et à mesure : Observations et conclusion Observations Donner la valeur de La lampe brilletelle? l intensité I= Eau minérale Eau déminéralisée Sulfate de cuivre Eau salée Eau sucrée Conclusion conductrice ou isolante? Hypothèse validée ou invalidée? Conclusion du TP : On appelle solution aqueuse tout liquide contenant de l eau en grande majorité. Toutes les solutions aqueuses ne sont pas conductrices.

Toutes ces solutions conduisentelles le courant électrique?

4 B. Quelle est la nature du courant électrique dans une solution conductrice? Reprenons le même circuit que le TP précédent : l état initial, on a dans l électrolyseur du gros sel uniquement. Le gros sel est un solide appelé chlorure de sodium, constitué de deux particules : des particules de chlorure et des particules de sodium. jout d'eau déminéralisée ros sel Eau salée Observations : vec le gros sel, la lampe ne brille pas et l'ampèremètre indique I = 0. vec l'eau salée, la lampe brille et l'ampèremètre indique I = 150 m. Ce que l on peut observer à l échelle humaine s explique par ce qui se passe à l échelle microscopique. Faisons une analogie avec la conduction du courant électrique dans les métaux : Dans les métaux, ce sont les électrons libres, particules chargées, qui se déplacent et assurent le passage du courant. Il existe donc, dans les solutions telles que le chlorure de sodium, des particules chargées, capables de se déplacer Ces particules chargées, en solution, sont appelées des "ions.". Dans un solide ionique, les particules chargées (ions) sont immobiles. On a un assemblage ordonné. Une fois en solution, ces ions se dispersent au milieu des molécules d'eau. Ils peuvent se déplacer librement.

jout d'eau déminéralisée ros sel Eau salée Observations : vec le gros sel, la lampe ne brille pas et l'ampèremètre indique I = 0. vec l'eau salée, la lampe brille et l'ampèremètre indique I = 150 m.

5 Remarque : Il existe des solides moléculaires dans lesquels il n'y a pas d'ions. Dans ce cas, en solution, il n'y aura pas de courant électrique. (Ex : dans une solution de glucose (eau sucrée), il n'y a que des molécules de glucose et des molécules d'eau, toutes les deux non chargées) Remarque : Quand vous mettez votre main dans du sel ou dans une solution salée, êtesvous électrisé? Nous ne sommes pas électrisés lorsqu'on met la main dans du sel ou dans de l'eau salée : cela signifie qu'un solide ionique ou une solution ionique sont électriquement neutres. Qu est ce que cela signifie sur la quantité d'ions positifs et la quantité d'ions négatifs au sein de la solution ou du solide? Donc, dans un solide ionique ou dans une solution ionique, il faut autant d'ions positifs que d'ions négatifs. Bilan : Les électrons et les ions sont des particules chargées électriquement, contrairement aux atomes et aux molécules qui sont électriquement neutres. Les métaux (solides) possèdent des électrons libres qui sont capables de se déplacer (du vers le du générateur). Les ions (chargés positivement ou négativement) se déplacent uniquement dans les solutions. Les ions positifs se déplacent du vers le du générateur. Les ions négatifs se déplacent dans l'autre sens. Je dois savoir Chapitre C 03 la définition de «conducteur» et «isolant» ; que seuls les métaux sont conducteurs ; que la conduction électrique est dû à un déplacement d'ensemble des électrons libres, dans les métaux ; le sens de déplacement des électrons libres ; que toutes les solutions ioniques sont conductrices ; ce qu'il se passe lors de la dissolution d'un solide ionique ; qu'il existe, en solution, des ions chargés positivement et d'autres négativement, libre de se déplacer ; le sens de déplacement des ions en solution

dans une solution salée, êtesvous électrisé?

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