CHAPITRE 2 QU EST-CE QUE LE COURANT ELECTRIQUE? Activité expérimentale : étude de la conduction électrique de matériaux

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Jérémie Gérard Marcil
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1 CHAPITRE 2 QU EST-CE QUE LE COURANT ELECTRIQUE? Activité expérimentale : étude de la conduction électrique de matériaux I)Qu est-ce que le courant électrique? Le courant électrique est un déplacement de charges électriques positives et négatives. Pour être conducteur, un corps doit posséder des particules chargées libres de se déplacer. C est le cas des métaux qui possèdent des électrons libres et des solutions ioniques qui possèdent des ions mobiles. Ce n est pas le cas des autres solides et des solutions moléculaires. II) La structure de l atome La matière est entièrement constituée d atomes. Il existe une centaine de types d atomes différents, appelés éléments chimiques. On a classé les éléments par ordre croissant de masse de l atome (classification de Mendeleïev). Chaque élément porte un numéro (numéro atomique Z), un nom et un symbole. Chap2-1/5 - MARTIN

2 Un atome est constitué d un noyau autour duquel tournent très vite des électrons. Le noyau est fois plus petit que l atome luimême. Les électrons (symbole : e - ) sont encore plus petits que le noyau. Ils sont tous identiques. La masse des électrons est très faible par rapport à celle du noyau donc m atome = m noyau L atome a une structure électrique compliquée : - le noyau porte des charges électrique positive, notée + - chaque électron porte une charge électrique négative notée e- Un atome est neutre : il possède autant de + que de e- Ce nombre de charges + et donc de charges - est le n atomique (Z) de l élément. Chap2-2/5 - MARTIN

3 Exemple : représente l atome de carbone C. Nous lisons, dans la classification Z = 6 III) La conduction des métaux Les atomes des métaux ont une particularité : certains de leurs électrons sont capables de changer d atome, et de vagabonder au sein du métal. On les appelle des électrons libres. Si un métal est soumis à la tension d un générateur, ses e- libres prennent un mouvement d ensemble : ils sont attirés vers la borne + du générateur. Le courant dans un métal correspond donc à un déplacement d e- libres de la borne vers la borne + du générateur, et donc en sens inverse du courant. Et les charges +? Seules les charges - peuvent se déplacer. Les charges + sont «figées» dans le solide. Et les solides isolants? Les atomes du verre ou du plastique, par ex, ne possèdent pas d e- libres. Aucune charge ne peut s y déplacer, même sous l action d un générateur : ce sont des isolants. Chap2-3/5 - MARTIN

4 IV) Les ions, les solutions ioniques Exemple 1 : l atome de sodium (symbole : Na) peut perdre un électron e-. Il n est plus neutre : il possède 1 charge + en trop. Ce n est plus un atome : on l appelle l ion sodium et on écrit sa formule : Na +. Exemple 2 : l atome de chlore Cl peut gagner un é, et devenir l ion chlorure Cl -. Autres exemples : Cu , NH 4+, SO 4, CO 3 aussi une étiquette d eau minérale) (voir Définitions : - un cation (ion positif) provient d un atome ayant perdu un ou plusieurs électrons e- (Cu 2+,Fe 3+ ). - un anion (ion négatif) provient d un atome ayant gagné un ou plusieurs électrons e- (Cl -, S 2- ). - Un corps composé ionique est constitué d ions positifs et d ions négatifs. Il est globalement neutre. - Une solution est un mélange liquide constitué d un soluté dissous dans un solvant : Si le solvant est l eau, la solution est aqueuse. Si le soluté est ionique, la solution est ionique. Si le soluté est moléculaire, la solution est moléculaire. Chap2-4/5 - MARTIN

5 Ex : l eau salée ion sodium ion chlorure molécule d eau V) La conduction des solutions ioniques Les solutions ioniques conduisent le courant. Or, il n y existe pas d électrons libres. Ce sont les ions qui, par leur déplacement, assurent le passage du courant électrique. Le courant électrique dans une solution ionique correspond au déplacement des ions + vers la borne et des ions - vers la borne +. Et les solutions isolantes? l eau sucrée n est pas une solution ionique, le sucre y existe sous forme de molécules neutres. Elle n est pas conductrice de courant. Chap2-5/5 - MARTIN

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