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N°1 - La conductivité électrique - niv 5 à 4

N°1 - La conductivité électrique - niv 5 à 4

Il faut se souvenir que les atomes sont formés d'un noyau (positif) autour duquel tournent un ou plusieurs électrons (négatifs). Les atomes sont électriquement neutres, c'est-à-dire qu'ils contiennent autant de charges positives que de charges négatives.

Ce système est en équilibre, ce qui signifie que les charges que représentent les électrons équilibrent parfaitement celles du noyau.
Les électrons tournent autour du noyau, et la force centrifuge les tient éloignés. Les "orbites" des électrons ne sont pas sur un même plan et à la même distance du noyau. Plus un électron est près du noyau, plus la force le retenant sur son orbite sera importante, au contraire un électron situé à l'extrême périphérie, n’est que faiblement lié au noyau.

Dans certain cas, il peut même s'en échapper.

Les atomes qui possèdent plusieurs couches d’électrons peuvent en perdre plus facilement. Sur ces dernières couches, nommées bande de conduction, les électrons sont nécessairement éloignés du noyau et se libèrent de son attraction. Ils se déplacent de proche en proche, vers d'autres atomes.

Il se produit alors un déplacement de porteurs de charge électrique électrique (généralement les électrons). Les matériaux qui possèdent des électrons dans la bande de conduction sont appelés conducteurs. C’est le cas de la plupart des atomes métalliques.

Les électrons périphériques appartiennent normalement à la couche électronique externe qui intervient dans les phénomènes lumineux, dans les phénomènes de conduction, ainsi que dans les propriétés chimiques de l'atome.

La couche externe des atomes ne peut contenir plus de 8 électrons. On peut les classer à partir de cette couche :

Les atomes ayant 1, 2 ou 3 électrons sur la couche périphérique ont tendance à les perdre.

Les électrons deviennent libres. C'est le cas des bons conducteurs électriques.

Les atomes ayant 5, 6 ou 7 électrons sur cette couche ont tendance à compléter cette dernière à 8. C'est le cas des isolants

Atome d’oxygène avec 6 électrons périphériques :

Les atomes ayant 4 électrons constituent la catégorie des semi-conducteurs.
Les atomes ayant 8 électrons périphériques n'ont aucune tendance. Ce sont les gaz rares.

Dans les matériaux conducteurs, pour arracher des électrons à ces atomes il faut que ce corps soit soumis à une force, appelée force électromotrice.

Les charges libres, électriquement négatives, se mettent alors en mouvement.

En réalité la vitesse de déplacement est très faible de l’ordre, en moyenne de 1 [mm/s].

Les électrons sont répartis tout au long du conducteur. Dès que le premier se met en mouvement, l'autre bout de la file se déplace. Il y a un délai comme lorsqu’un train démarre : la locomotive ne met pas immédiatement en mouvement le dernier wagon, il s’écoule quelques instants au cours desquels les diverses liaisons mécaniques se tendent et transmettent le mouvement.

Par contre, cette information, c’est-à-dire la vitesse du signal propagé par le courant électrique, est celle de la lumière (300 000 [km/s]).

Les matériaux qui n’ont pas ou très peu de porteurs de charges libres sont dits isolants ou diélectriques. Les électrons sont piégés et ne peuvent se déplacer sous l'action d'une force électromotrice. La force de ce « piège » à électrons caractérise la résistance que ce matériau oppose à la transmission du signal et à ce déplacement.

Tous les matériaux ralentissent le passage des électrons parce qu'ils se cognent aux atomes du matériau et sont ralentis. Mais, selon les matériaux, ils se déplacent plus ou moins facilement

Les matériaux « isolants » ont une résistance tendant vers l’infini. Les matériaux « conducteurs » ont une résistance qui se rapproche de zéro.

Question

Q1: Quelle est l'intensité dans un circuit électrique ouvert?
Lorsque le circuit électrique est ouvert, sa résistance est-elle nulle ou infinie?

L'intensité dans un circuit électrique ouvert est nulle. Lorsque le circuit électrique est ouvert, sa résistance est infinie.

Question

Q2: Lorsqu'il y a court-circuit, la résistance du circuit devient-elle nulle ou infinie?

Lorsqu'il y a court-circuit, la résistance du circuit est nulle.

Question

Q3: La résistance d'un conducteur (fil électrique) est-elle faible ou importante?

La résistance d'un conducteur (fil électrique) est très faible.