Le Courant électrique

Qu'est-ce que le courant électrique ?

I) Le courant électrique dans un métal (voir livre p 32) :

Un courant hydraulique correspond à un déplacement d'eau. Qu'est ce qui se déplace dans le cas du courant électrique dans un métal ?

Réponse : comme l'indique son nom, le courant électrique dans un métal est un déplacement d'électrons. Comment s'effectue ce mouvement dans les métaux ?

1. Des électrons libres dans les métaux :

 Un atome est composé d'électrons qui tournent autour d'un noyau. Dans les matériaux conducteurs, certains électrons, ceux les plus éloignés du noyau, sont peu liés à ce dernier. Dans le cas d'atomes métalliques, ils peuvent facilement se déplacer. On les appelle des électrons libres.

 Dans un circuit électrique ouvert, il n'y a pas de courant. On pourrait donc penser que les électrons libres sont immobiles. Ce n'est pas du tout le cas : les électrons libres se déplacent, mais de façon totalement désordonnée.

Quand on ferme le circuit que se passe-t-il ?

2. Qu'est-ce que le courant électrique ?

 Quand on ferme le circuit électrique, un courant électrique s'établit si le circuit comporte un générateur. Sous l'action de ce dernier, tous les électrons libres du circuit se déplacent dans le même sens et la même direction.

 Le générateur est un peu comme un général qui donne l'ordre aux soldats (les électrons) de se mettre en rang et d'avancer au pas. Le déplacement d'un régiment de soldats qui marche au pas est un mouvement d'ensemble. De même, le courant électrique dans un métal est un mouvement d'ensemble ordonné des électrons libres du circuit mis en action par le générateur.

 Les matériaux isolants (matières plastiques par exemple) ne possède pas d'électrons libres et ne peuvent donc pas conduire le courant électrique.

3. Le sens du courant électrique (voir livre p 32) :

 Les électrons chargés négativement sont attirés par la borne positive du générateur ; c'est d'ailleurs pour cette

raison qu'ils se déplacent ! Ils se déplacent donc de la borne « – » vers la borne « + » du générateur. Nous savons pourtant que le sens conventionnel du courant est le sens opposé : de la borne « + » vers la borne « – » du générateur (voir doc. 3 p 32). D'où vient cette contradiction ?

 Pour trouver l'explication, il faut revenir à l'histoire de l'électricité. En effet, après l'invention par Volta de la pile en 1800, les scientifiques se rendent compte que quelque chose se déplace dans les circuits électriques. Ils ne savent pas vraiment ce qui se déplace ni dans quel sens puisque l'électron ne sera découvert qu'en 1897. Par analogie avec le courant hydraulique qui se déplace toujours du haut vers le bas, les scientifiques ont décidé, par convention, que le courant se déplaçait de la borne « + » vers la borne « – » du générateur. Avec la découverte de l'électron, ils se sont aperçus que leur choix n’était pas le bon mais, comme l’habitude avait été prise, on travaille toujours de nos jours avec le sens conventionnel du courant et non avec son sens réel qui est celui des électrons.

4. La vitesse de déplacement des électrons :

Lorsqu'on allume une lampe à incandescence, la lumière jaillit instantanément. On peut donc penser que la vitesse des électrons libres dans le circuit est très grande. Il n'en est rien : la vitesse moyenne d'un électron dans un circuit n'est que de l'ordre de quelques millimètres par minute. Comment expliquer alors que l'allumage soit instantané ?

Pour le comprendre, il faut de nouveau rappeler que le courant est un mouvement d'ensemble des électrons libres du circuit. Cela signifie que, dès que l'on ferme le circuit, tous les électrons libres de tout le circuit se mettent en mouvement pratiquement ensemble. La mise en mouvement est très rapide (elle s'effectue à une vitesse de l'ordre de 300 000 km/s !) mais le mouvement de chaque électron est très lent.

II) Les ions et les solutions ioniques :

Comment

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