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Les interactions qui gouvernent le monde !...
Matériel nécessaire (professeur):
Vidéo-projecteur
Machine de Wimshirst
Plaque de plolystyrène avec deux plaques en métal reliée à la machine.
Un carillon electrostatique
Electroscope
peau de chat
pendule avec bille
Ebonite
Par paillasse :
Peau de chat
ébonite
pendule avec bille
Merci !

Les interactions qui gouvernent le monde !...
Acivité préparatoire
En 1911, Ernest Rutherford bombarde de très minces feuilles d'or avec des particules α
chargées électriquement. Les particules (projectiles) traversent la marière comme si de rien n'était,
sauf celles qui ricochent sur des sortes de ''points durs'' qu'on appelera par la suite des noyaux
atomiques. Peu après ces expèriences Rutherford propose un modèle planétaire de l'atome,
semblable à un système solaire miniature où les électrons se déplacent autour du noyau sur des
orbites analogues à celles des planètes autour du soleil. La force électrique attractive '' remplace''
la force d'attraction exercée par le soleil sur les planètes. La reprentation actuelle de l'atome est
plus complexe, les électrons n'ayant pas des trajectoires bien définies.
1)Les très minces feuilles métalliques utilisées par Ruterford étaient constituées de quelques
couches d'atomes d'or. Quels sont les constituants d'un atome d'or ?
Historique_atome structure atomique du fer
Un atome d'or est constitué de :
•79 protons
•79 électrons
•118 neutrons
Rappel la famille des nucléons (noyau) rassemble les neutrons et les protons.
2)Pourquoi cette expèrience confirme-t-elle la structure lacunaire de la matière ?
Si la matière n'était pas lacunaire, les particules α ne pourraient traverser l'atome. (modèle du
pudding de Thomson)
3)Comment a été qualifiée en classe de seconde la force d'attraction exercée par le soleil sur les
planètes ?
La force d'attraction exercée par le soleil sur les planètes (et par les planètes sur le soleil) est
appelée attraction gravitationnelle.
4)En s'appuyant sur le modèle planétaire de l'atome, quels sont la direction et le sens de la force
électrique exercée par le noyau sur l'électron ? Faire un schéma.
1)L'interaction de type électrique
1.1)Rappel sur la structure de l'atome
On représente l’atome par une sphère dont le centre est occupé par l e noyau qui est
100 000 fois plus petit que l’atome. Presque toute la masse de l’atome est concentrée dans
le noyau. Le noyau comprend des charges positives, les protons et des neutrons
Autour du noyau gravitent des électrons e- porteurs de charges négatives.
L’atome est neutre, il comprend autant de charges positives que de charges négatives.
Un élément est caractérisé par son numéro atomique. Celui-ci correspond au nombre de
protons présent dans le noyau.
Exemple de notation :

Particule
Masse (en kg)
Charge (en C)
Rayon (en m)
Électron me = 9,11 x 10-31 qe = -e = -1,6 x 10-19 ≈ 10-18
Nucléon
proton
mp = 1,673 x 10-27
qp = +e = 1,6 x 10-19
1,2 x 10-15
neutron mn = 1,675 x 10-27 qn =01,2 x 10-15
Rappel sur la charge d'un noyau :
➢La charge électrique du noyau est: Q = Z x qp = Z.e
➢Le nuage électronique d'un atome compte autant d'électrons qu'il y a de protons dans le
noyau. Sa charge électrique est: -Z.e.
Exercice n°1
Calculer dans le cas de l'atome de carbone la masse du noyau :
Le noyau de l'atome de carbone comporte 6 protons et 6 neutrons car A=12
m(noyau)=6x1,673.10-27 + 6 x 1,675.10-27 = 2,009.10-26 kg
Calculer la masse représentée par la totalité du cortège électronique :
m(électrons)=6x9,109.10-31 =5,465.10-30 kg
Calculer le rapport
massenoyau
masse electrons
et discuter l'affirmation suivante : L'essentiel de la masse
est concentrée dans le noyau.
massenoyau
masse electrons
=
2,009 .10−26
5,465 .10−30
=3676
Le noyau est environ 3600x plus lourd que l'enssemble du cortège électronique.
L'approximation selon laquelle l'essentiel de la masse est contenue dans le noyau est donc
exacte.
Exercice n°2
Le noyau d'un atome porte une charge électrique Q=9,6.10-19C et la masse de cet atome est
m(X)=2,00.10-26kg.
1)Déterminer le numéro atomique du noyau de cet atome.(faites apparaître le détail du calcul)
Z=
9,6 .10−19 
1,6 .10−19
=6
2)Déterminer le nombre de nucléons de cet atome.(faites apparaître le détail du calcul)
A=
mX
mn
=
2,00 .10−26
1,67 .10−27
=12
3)En déduire la composition complète de cet atome.
6 protons 6 electrons 6 neutrons
4)Quel est le nom et le symbole de l'élément correspondant ?
Le carbone

1.2)Phénomènes d'électrisation
Electrisation par frottement :
•Expèrience : Cps electrisation par frottement (à montrer après avoir
fait expé)
ppt_electrostat
•Interprétation :
Lorsqu'on frotte, la baguette sur la laine, il se produit un
transfert d'électrons de la laine vers la baguette
La laine est chargée positivement (défaut d'électrons)
la baguette est chargée négativement (excès d'électrons)
La baguette possède un excès d'électrons. Elle attire le
pendule
Les électrons de la boule se déplacent sous l'influence de
la charge de la baguette
Electrisation par contact :

Lors du contact avec le pendule, des électrons
passent de la baguette vers le pendule.
Le pendule est alors repoussé par la baguette.
A retenir :
•La charge électrique q portée par un corps électrisé est un multiple de la charge
élémentaire e.
∣ q ∣
=n.e avec n entier positif.
•Des corps chargés possédant des charges de même signe se repoussent et des
corps chargés possédant des charges de signes contraires s'attirent. L'intéraction
électrique est liée aux charges éléctriques.
1.3)Loi de Coulomb
Deux corps ponctuels A et B portant des charges électriques qA et qB, séparés d'une
distance d, exercent l'un sur l'autre des forces attractives ou répulsives :
F
B/A = -
F
A/B
Ces forces :
•sont appliquées en A et en B
•ont la même direction, celle de la droite AB
•ont des sens opposés
•sont attractives si les charges sont de signes opposés, répulsives si les charges ont
le même signe.
•On même valeur
F= k.
∣ qA.qB ∣
d² 
k = 9,0.109 N.m².C-2
F s'exprime en N
d s'exprime en m
qA et qB en coulomb
Forces attractives Forces répulsives
Exercice n°3
Dans l'atome d'hydrogène
H
1
1
calculer la force exercée par le
noyau sur l'électron et la force qu'exerce l'électron sur le noyau.
Cette force est-elle attractive ou répulsive ?
FA/B
FB/A
A
B
qB
qA
d
FA/B
FB/A
A
B
qB
qA
d