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La conduction électrique dans les solides

I

Matériaux conducteurs ou isolants

Test de conductivité électrique des différents solides

Pour tester la conductivité de différents solides, on réalise un circuit électrique à l'aide d'une pile, d'une lampe, de fils électriques et du solide à tester.

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Conductivité des solides

  • Si la lampe s'allume, alors le solide est un conducteur électrique.
  • Si la lampe reste éteinte, alors le solide est un isolant électrique.

Tous les solides ne sont pas conducteurs. Après avoir réalisé l'expérience, on peut constater que seuls les métaux et le carbone conduisent le courant électrique. Tous les autres solides sont isolants.

II

Constitution d'un atome

Pour comprendre la conduction électrique dans les métaux il est nécessaire de connaître la constitution de la matière et donc des atomes.

Atome

Un atome est constitué d'un noyau en son centre où gravitent tout autour des électrons.

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Atome

Le noyau de l'atome est 100 000 fois plus petit que l'atome. Ce qui fait qu'un atome est essentiellement constitué de vide : on dit qu'il a une structure lacunaire.

  • Les électrons sont beaucoup plus petits et beaucoup plus légers que le noyau.
  • La masse de l'atome est quasiment égale à celle du noyau.
  • Le noyau d'un atome est toujours chargé positivement.
  • Les électrons sont toujours chargés négativement.
  • Un atome est électriquement neutre car il possède autant de charges positives situées dans le noyau que de charges négatives (électrons).

L'atome de Fer contient 26 charges positives dans le noyau. Un atome étant neutre, le Fer contient donc 26 électrons (charges négatives).

III

Le courant électrique dans les solides

Electron libre

Les métaux sont constitués d'atomes dans lesquels se trouvent des électrons qui ne sont pas liés à un atome en particulier. Ce sont des électrons libres.

Dans un circuit ouvert où le courant électrique ne circule pas, les électrons libres se déplacent de manière désordonnée.

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Les électrons libres dans un circuit ouvert

Dans un circuit fermé où le courant électrique circule, les électrons libres se déplacent tous dans le même sens en direction de la borne positive du générateur.

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Les électrons libres dans un circuit fermé