CHAPITRE 2 La conduction électrique dans les solides

CHAPITRE 2
La conduction électrique dans les solides
1/ Constitution de l'atome :
(activité documentaire)
(…) La matière est constituée d'atomes, eux-mêmes constitués de noyaux entourés d'un cortège d’électrons.
Les noyaux portent une charge électrique positive qui est de même valeur et de sens opposé à la charge des
électrons qui gravitent autour du noyaux. La masse d'un atome est concentrée dans le noyau. (...)
(…) En effet, la matière est neutre électriquement sinon elle exploserait en raison de la répulsion
qu'éprouvent l'une sur l'autre des charges de même signe, positif ou négatif. Il faut avoir en tête l'échelle des
dimensions. Le diamètre d'un atome est voisin d'un centième de millionième de centimètre. Celui d'un noyau
d'atome est cent mille fois plus petit. On voit donc que toute la masse d'un atome est concentrée en un
noyau central et que, loin sur la périphérie, se trouve un cortège qui est fait de particules de charge
électrique négative, les électrons. C'est ce cortège qui gouverne le contact des atomes entre eux et donc
tous les phénomènes perceptibles de notre vie quotidienne, tandis que les noyaux, tapis au cœur des
atomes, en constituent la masse. (…)
D'après « La vie à fil tendu »
CHARPACK, physicien français (1924-2010)
Prix Nobel de physique en 1992
Questions :
1. À chaque ligne associe une ou plusieurs colonnes (en plaçant une croix), en utilisant les
informations apportées pas le texte.
Molécule Atome
Partie centrale de l'atome
"Assemblage" d'atomes
Noyau
X
X
"Construction" constituée d'un noyau central autour duquel gravitent
des particules beaucoup plus petites : les électrons
X
Électrisé négativement
Possède autant de charges positives que de charges négatives
X
X
X
Électrisé positivement
Électriquement neutre
Électron
X
X
X
Tourne autour du noyau
X
2. Quel serait approximativement le diamètre d'un atome si on représentait son noyau avec
une sphère d'un centimètre de diamètre ?
Diamètre noyau=1cm
Diamètre atome=1×100 000=100 000 cm=1000 m=1km
3. Surligne en vert les indices qui te permettent de connaître l'ordre de grandeur du diamètre
d'un atome et exprime ce diamètre sous la forme d'une fraction puis sous la forme d'un
nombre décimal (0,0...).
1
1
1
×
=
=0,000 000 01 cm
100 1000 000 1000 000 000
4. Convertis la valeur précédente en mètres puis donne son écriture scientifique.
0,000 000 01 cm=0,000 000 0001 m=1×10−10 m
Le diamètre d'un atome est 100 millions de fois plus petit que 1 millimètre.
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2/ À retenir :
-
-
-
-
Noyau
-
-
-
-
-
Nuage électronique
L'atome est fait à 99% de vide. On perle alors de structure lacunaire de l'atome.
Les électrons sont tous identiques. La charge négative des électrons compense la charge positive du
noyau. On dit que l'atome est électriquement neutre.
Ex : atome de carbone : avec 6 électrons (négatifs), le noyau contient 6 charges positives.
Les atomes sont rangés dans le tableau de Mendeleïev (1834-1907). Les atomes y sont rangés par
nombre d'électrons croissant.
Le diamètre d'un atome est de l'ordre de 10-10 m.
Application
Calculer le nombre d'atomes de carbone qu'il y a dans 12g de carbone.
Ce nombre est appelé Nombre d'Avogadro (1776 – 1856) et est noté NA.
Masse d'un atome de carbone = 1,99 x 10-26
12g = 0,012g
0,012
=6×10 23
NA =
−26
1,99×10
3/ Comment interpréter le passage du courant dans un métal ?
Dans un métal, certains électrons se déplacent d'un atome à l'autre. On les appelle électrons libres
ou électrons de conduction. Lorsqu'un circuit est fermé, les électrons acquièrent un mouvement
d'ensemble qui constitue le courant électrique. Les électrons se déplacent en sens inverse du sens
conventionnel du courant.
+
–
G
<
>
Sens conventionnel du courant
>
<
Déplacement des électrons
Les matériaux isolants sont constitués de molécules et n'ont pas d'électrons libres.
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