09 Tous les solides conduisent ils le courant électrique

CH 09 TOUS LES SOLIDES CONDUISENT ILS LE COURANT
ÉLECTRIQUES ?
I- QUELS SOLIDES CONDUISENT LE COURANT ÉLECTRIQUE ?
Démarche d'investigation
Tous les solides conduisent ils le courant électrique ?
La Capitaine de l'US Navy, Carol Wilson, a été retrouvée morte dans un laboratoire de
l'armée. Tout laisse penser qu'elle a été assassinée. L'enquête est confiée au NCIS.
Sur le plan de travail, les enquêteurs du NCIS ont trouvé un appareil servant aux
transmissions ainsi que différents métaux, des pierres de sucre, des cristaux de sulfate de
cuivre, une mine de crayon en graphite, du sel fin et d'une source de courant électrique à
proximité de la victime. Les enquêteurs du NCIS se demandent si la mort du Capitaine Carol
Wilson n'est pas liée à ses travaux de recherches ? Le but de cette première partie de l'enquête
est de mettre en évidence le caractère conducteur ou non des différents solides présents sur le
plan de travail. A l’aide d’expériences simples, vérifie les différentes propositions émises par
chacun des membres du NCIS
Donc, si je te suis DiNozzo, le
sulfate de cuivre solide, qui est
un produit chimique servant à
détecter l’eau conduit aussi le
courant électrique ???§
Moi, je vous dis que tous les solides conduisent le
courant électrique !! Le sel, mais aussi le sucre par
exemple
J'ai Mac Gee au téléphone,
il pense qu'il n'y a pas que les
métaux qui conduisent le courant
électrique&!!
Le graphite aussi
conduit le
courant
électrique

Matériel :
Tu as à ta disposition une lampe 6 V, un générateur 6V continu, un ampèremètre, quelques
fils de connexions, des échantillons métalliques, du graphite, du sulfate de cuivre cristallisé,
du sel fin et une pierre de sucre.
Travail à réaliser
En tant qu'agents du NCIS, vous devez rédiger un compte rendu qui sera joint au dossier. Ce
compte rendu devra comporter : une phrase expliquant ce que vous allez faire, un (ou des)
schémas, toutes vos observations, des mesures (indiquez les valeurs) et une conclusion claire
et précise.
Conclusion :
Tous les métaux sont des conducteurs mais ce ne sont pas les seuls (ex : graphite). En échange
certains solides (sucre solide et cristal de sulfate de cuivre) ne conduisent pas le courant
électrique : ce sont des isolants.
Barème NCIS métaux
Schéma Description
expérience
Résultats (intensité
et/ou éclat lampe)
pour tous solides
Conclusion Propreté et
présentation
/ 4 / 2 / 8 / 4 / 2
II- POURQUOI LES MÉTAUX CONDUISENT ILS LE COURANT
ÉLECTRIQUE ?
21- Structure des métaux

Matériel : Modèles cristallographiques CC et CFC
Répondre aux questions 1,2 et 4 p 40 du livre (Bordas)
Q1- Qu’y a-t-il en commun dans la structure des métaux vue au microscope à effet
tunnel ?
Q2- Expliquer pourquoi on dit que le cuivre forme un réseau cubique à faces centrées
(CFC) ?
Q4- Calculer la taille d'un atome de cuivre à l'aide de la figure 1.
Q1 : Les métaux sont formés d'atomes. Dans un cristal, ces atomes sont organisés de
manière ordonnée et régulière.
Q2 : Les atomes de cuivre forment (en 3D) un empilement qui à la forme d’un cube
(cubique) et au milieu de chaque face du cube il y a un atome (faces centrées)
Q4 : Sur la figure 1, on a 7 atomes sur une distance de 3 nm. Donc un atome a un
diamètre de 3/7 ≈ 0,429 nm (soit un rayon de 0,214 nm).
22- Rappels mathématiques : les puissances de 10
Dans le 21-, nous avons vu qu'un atome avait environ une taille de 0,5 nm. Quelle est la
taille de cet atome en m ?
Pour répondre à cette questions, on regarde la vidéo du site sur les puissances de 10.
A l'aide de la vidéo, compléter le tableau suivant.
1- Puissances de 10 et ordre de grandeur
Puissance de 10 Nom unité Exemple
1m= 100 mmètre On observe un massif de fleurs
1km = 103 mkilomètre On observe l’ensemble des bâtiments du CERN
1Mm = 103 mMégamètre On observe une grande partie de la France
1 Gm = 109 mGigamètre La Lune en orbite autour de la Terre
1 Tm = 1012 mTéramètre On observe les orbites des 4 planètes telluriques
(Mercure, Vénus, Terre et Mars)
1 Pm = 1015 mPétamètre Notre Soleil n’est qu’une étoile parmi tant
d’autres
1022
Notre galaxie apparaît toute petite. Les Nuages
de Magellan sont les deux galaxies voisines à
gauche de l'image.
1024 Chaque point représente une galaxie
Puissance de 10 Nom unité Exemple
1m= 100 mmètre On observe un massif de fleurs
1mm = 10-3 mmillimètre Observation d’un œil de mouche
1µm = 10-6 mmicromètre On observe des cellules de mouche
1 nm = 10-9 mnanomètre Observation d’un groupement d’atomes avec un
microscope à effet tunnel
1 pm = 10-12 mpicomètre Un immense vide entre le noyau de l’atome et
ses électrons
1 fm = 10-15 mfemtomètre Les protons et les neutrons du noyau sont
composés de 3 quarks

2- Ecriture scientifique
a- Principe
Ecrire un nombre en écriture scientifique, c’est l’écrire sous la forme d’un nombre
décimal avec un seul chiffre avant la virgule, différent de 0, et multiplié par une
puissance de 10
b- Exemples
L'écriture scientifique du nombre 232,5 est 2,325 × 102.
L'écriture scientifique du nombre 0,0056 × 10-2 = 5,6 × 10-3 × 10-2 = 5,6 × 10-5
c- Exercice
0,000 000 095 = 9,5 . 10-8 15 mm = 1,5 .101 × 10-3 m = 1,5 . 10-2 m
0,000 000 49 = 4,9 . 10-7 1800 kV = 1,8 . 103 × 103V = 1,8 . 106V
7 283 000 = 7,283 . 1060,12 µm = 1,2 . 10-1 × 10-6 m = 1,2 . 10-7 m
728 000 000 = 7,28 . 108700 nm = 7 . 102 × 10-9 m = 7 . 10-7 m
d- Représenter dans un tableau (horizontal) les sous multiples du mètre jusqu'au
femtomètre
Symbole m dm cm mm µm nm pm fm
Nom mètre déci-
mètre
centi-
mètre
milli-
mètre
micro-
mètre
nano-
mètre
pico-
mètre
femto-
mètre
23- Pourquoi les métaux sont ils des conducteurs ?
Livre Bordas, Collection ESPACE, 2008, p 40, Activité 3, Question 6.
Q6 : Qu'est ce qui différencie un métal d'un isolant ?
Q6 : Dans tous les métaux, certains électrons (les plus éloignés du noyau) sont capables
de s’échapper de leur cortège électronique. Il se déplace ainsi librement d’un
atome métallique à un autre atome métallique. Les isolants n’ont pas d’électrons
libres : ils n’ont que des électrons liés.
Déplacement des électrons libres

24- Dans quel sens se déplacent les électrons libres ?
Livre Bordas, Collection ESPACE, 2008, p 41, Activité 4
Question 1 : Les atomes d’un métal disposent d’électrons libres, les atomes d’un
isolant non.
Question 2 : On appelle les autres électrons « électrons liés » car ils ne peuvent pas
quitter leur atome.
Question 3 : Quand le circuit est ouvert, les électrons libres du métal se déplacent de
manière désordonnée.