2 Le courant électrique dans les métaux

Physique 3ième (LARJE)
Electricité 1
1 Le circuit électrique
a.) Les éléments d’un circuit électrique

Cf. PHYSIQUE/CHIMIE p.418
Le schéma de montage de ce circuit très
simple montre les 3 éléments essentiels de
tout circuit électrique:
(1) Générateur qui produit l'énergie électrique
à partir d'une autre forme d'énergie.
ex. pile, boîte d'alimentation (Netzgerät)
(2) Consommateur qui transforme l'énergie
électrique en une autre forme d'énergie utile.
ex. Lampe, moteur, chauffage, ...
(3) Fils électriques qui permettent aux charges
électriques de circuler.
(ex. fils de cuivre, ...)

-
+
Circuits, schémas et symboles électriques cf. PHYSIQUE/CHIMIE p.817
b.) Les interrupteurs
Un interrupteur sert à ouvrir et fermer le circuit à volonté. On distingue :
 interrupteur (à bascule)
qui reste dans la position
choisie (Wippschalter)
 interrupteur poussoir qui
revient à la position
initiale (Taster)
 interrupteur va-et-vient
qui permet de changer
entre 2 portions de
circuit.(Wechselschalter)
Physique 3ième (LARJE)
Electricité 2
c.) Montage en série et en parallèle
Exemple :
Interrupteurs en parallèle
S1
S1
S2
S1
ouvert
ouvert
fermé
fermé
Interrupteurs en serie
S2
ouvert
fermé
ouvert
fermé
lampe
éteinte
allumée
allumée
allumée
S1
ouvert
ouvert
fermé
Fermé
S2
S2
ouvert
fermé
ouvert
fermé
lampe
éteinte
éteinte
éteinte
allumée
Exercices : Quelques exemples de circuits. (Voir cahier)
2 Le courant électrique dans les métaux
Cf. PHYSIQUE/CHIMIE p. 416- 418
Dans un conducteur, des porteurs de charges peuvent migrer à travers le corps: p.ex. électrons
libres dans un métal, anions et cations dans une solution d'électrolyte.
Dans un isolant, les charges déposées ne peuvent pratiquement pas se déplacer.
2.1
Les effets du courant électrique
a.) L’effet lumineux
Lumière par incandescence. Si on échauffe un fil très intensément, il devient incandescent. La
couleur de la lumière émise par le fil est caractéristique de sa température:
rouge 600oC  blanc >1500oC.
Lumière par électroluminescence. Si un gaz est traversé par un courant électrique les atomes
du gaz sont excités et émettent de la lumière. La couleur de lumière émise est caractéristique
de la nature du gaz.
Physique 3ième (LARJE)
Electricité 3
b.) L’effet magnétique
Une bobine traversée par un courant électrique agit comme un aimant.
 L'effet magnétique est d'autant plus important que le courant est intense.
 Le fer est aimanté par l'effet magnétique du courant. Il en résulte une amplification du
champ magnétique avec des forces d'attraction élevées.
Les aimants élémentaires du noyau de fer s’alignent dans la direction du champ magnétique
appliqué  amplification de l’effet magnétique
c.) L’effet chimique
La conduction du courant dans un électrolyte (=liquide qui contient des ions mobiles p.ex.
solutions d'acides, bases, sels) est assurée par une migration des ions.
Expérience: Electrodéposition du cuivre.
3 La charge électrique
a.) Electrisation par frottement
Par frottement on peut donner d'étranges propriétés à un corps. On dit que le corps est
électrisé ou chargé d'électricité statique.
Expérience : électroluminescence d'une lampe à lueur remplie de néon
Expérience : attraction d'objets légers
b.) Deux types de charges électriques
Expérience: Frottement verre contre soie et plastique contre peau de chat.
verre-verre et plastique-plastique  REPULSION
verre-plastique
 ATTRACTION
Le verre est électrisé d'une autre manière que le plastique.
cf. PHYSIQUE/CHIMIE p. 402-403
Physique 3ième (LARJE)
Electricité 4
Puisqu'on peut avoir soit attraction, soit répulsion entre des corps chargés, on admet qu'il
existe deux types de charges: les charges positives (ce sont celles du verre frotté par la soie) et
les charges négatives (ce sont celles du plastique frotté par la peau de chat)
Loi: 2 charges de même signe se repoussent
2 charges de signe opposé s'attirent
La lampe à lueur permet de déterminer le signe d'un corps chargé (elle brille du côté négatif).
L'électroscope permet de visualiser la quantité de charge.
L'unité S:I: pour la charge électrique Q est le Coulomb C.
Démonstrations et discussions:
Générateur électrostatique van de Graaff : cheveux
c.) Modèle de la matière
cf. PHYSIQUE/CHIMIE p. 403
Toute matière est formée d'atomes. Chaque atome contient un certain nombre de particules
chargées.
Noyau positif:
 N neutrons (charge: qn= 0 C ; masse mn=1,67·10-27 kg)
 Z protons (charge: qp=1,6·10-19C; masse mp=1,67·10-27kg)
Nuage électronique négatif::
 Z électrons (charge: qe=-1,6·10-19C; masse me=9,1·10-31kg)
Dans les solides, les porteurs de charges positives (les noyaux) sont immobiles et seul les
porteurs de charges négatives (les électrons) peuvent être déplacés.
Par frottement on charge toujours les deux corps en contact: p.ex. le plastique devient négatif
tandis que la peau de chat se charge positivement. Au niveau atomique on constate qu'il y a un
transfert d'électrons.
+
frottement
+
-
Un corps est
 neutre, si les charges positives et négatives sont en même nombre;
 négatif, si des électrons sont en excès;
 positif, si des électrons manquent.
Il n'y a jamais création de charges nouvelles, mais uniquement séparation de charges.
cf. PHYSIQUE/CHIMIE : Interprétation de l’électrisation p. 404