Ou sont les électrons, dans quoi? et comment?

[mlamer]

Bonjour,

J'étudie en ce moment à titre perso, les électrons et j'ai plusieurs questions.

1° Un conducteur à des électrons en nombres différents suivant le matériaux (quantité suivant type conducteur), cela a-t-il un rapport avec la formule (rhô) l/s ?
2° Du coup y en a t-il partout? Si un corps n'est pas conducteur, y a t-il des électrons?
3° Sont-ce les électrons libres qui permettent le transport du courant (EDF par exemple) et comment, sachant qu'ils avancent à 1M/heure environ?
4° Y a t-il des électrons dans un corps vivant?

Merci de vos réponses (simples si possible).

Bon W.E

J'ai mis (rhô) car je sais pas écrire sur le clavier la lettre en direct.
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[jiherve]

Bonjour,
il y a des électrons dans tous les éléments chimiques, a l’état neutre(non ionisé) de l’élément leur nombre est le numéro atomique qui est d'abord celui du nombre de protons.
La conductibilité d'un corps dépend de la présence d’électrons libres (non localisés) et de beaucoup d'autre choses, température,structure du matériau,largeur de la bande interdite etc etc .
JR

JR

[mlamer]

Re bonjour,

Et c'est quoi les éléments chimiques non ionisés?
Par exemple, y en a-t-il dans l'homme?

Et comment l'électricité est-elle transportée par ceux-ci?

Merci

Mlamer

[jiherve]

Re,
http://www.assistancescolaire.com/el...-metaux-3ppm06
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[Lansberg]

Bonjour,

1° Un conducteur à des électrons en nombres différents suivant le matériaux (quantité suivant type conducteur), cela a-t-il un rapport avec la formule (rhô) l/s ?

Cette formule permet de calculer la résistance électrique en ohm d'un matériau. Les conducteurs ont des résistances faibles. Il y a donc un lien avec l'existence d'électrons libres dans le matériau.

2° Du coup y en a t-il partout? Si un corps n'est pas conducteur, y a t-il des électrons?

Oui. Les matériaux conducteurs ou isolants sont faits d'atomes qui possèdent chacun un noyau et des électrons. La différence provient de l'existence d'électrons libres dans les conducteurs.

3° Sont-ce les électrons libres qui permettent le transport du courant (EDF par exemple) et comment, sachant qu'ils avancent à 1M/heure environ?

Oui. Quand on appuie sur un interrupteur, "l'ordre" de mise en marche se fait à la vitesse de la lumière. C'est un peu comme un train sur un circuit refermé sur lui-même avec le dernier wagon relié à la locomotive. Dès qu'on met le train en marche tous les wagons se mettent en mouvement même si leur vitesse est faible. C'est un peu pareil pour un circuit électrique. Dès qu'on le ferme, tous les électrons libres vont se mettre en mouvement dans le même sens créant ainsi le courant électrique.

4° Y a t-il des électrons dans un corps vivant?

Oui. Puisque nous sommes faits d'atomes !

[Lansberg]

Et c'est quoi les éléments chimiques non ionisés?
Par exemple, y en a-t-il dans l'homme?

Ce sont les atomes, qui sont neutres par définition. Ils possèdent autant de charges positives dans leur noyau que d'électrons autour. Les atomes s'associent pour former des molécules, neutres également.
Le corps humain contient beaucoup d'éléments chimiques neutres.

À côté de ça, il y a des ions c'est à dire des atomes ou des molécules qui ont gagné ou perdu un ou plusieurs électrons. Les atomes ou les molécules qui perdent des électrons (donc perdent des charges négatives) donnent des ions positifs (respectivement négatifs pour ceux qui gagnent des électrons). Le sang est un milieu dans lequel circulent de nombreux ions. C'est ce qui rend le sang conducteur électrique.

Et comment l'électricité est-elle transportée par ceux-ci?

Un matériau peut être fait d'atomes neutres et conduire quand même le courant électrique. Un fil de cuivre est constitué d'atomes de cuivre et l'ensemble est globalement neutre (autant de charges + que d'électrons). Mais chaque atome de cuivre possède un ou deux électrons libres qui peuvent se déplacer librement d'un atome à l'autre. Quand on place ce fil dans un circuit électrique relié à un générateur, ce dernier impose aux électrons libres de se déplacer dans le circuit dans un sens précis (de la borne - vers la borne + du générateur) créant ainsi un courant électrique. Le verre constitué lui aussi d'atomes (neutres) ne possèdent pas d'électrons libres et il ne peut y avoir de courant électrique. Le sel de cuisine est constitué d'ions (agencement d'ions + et -). Mais il n'est pas conducteur. Par contre dissous dans l'eau, on obtient une solution conductrice car on sépare les ions + et - qu'on peut alors mettre en mouvement à l'aide d'un générateur ce qui crée un courant électrique (les ions + vont dans un sens et les ions - vont dans l'autre sens).

[JPL]

Mais attention : l'eau salée ainsi que le sang, tout en étant des solutions ioniques, sont globalement neutres car il y a exactement autant de charges apportées par les électrons des ions négatifs que de charges positives dues à un déficit d'électrons dans les ions positifs.

[saint.112]

J'étudie en ce moment à titre perso, les électrons et j'ai plusieurs questions.

Les questions que tu poses sont en quelque sorte des questions de cours sur la structure de l'atome et sur l'électron.
En essayant de ne pas paraphraser ce qui a déjà été dit, il faut garder à l'esprit plusieurs points :

• Tous les corps matériels sont constitués d'atomes, y compris les organismes vivants comme l'homme bien entendu. Tout ce qui va suivre s'applique donc à eux aussi.
• Chaque type d'atome a un nombre défini d'électrons quand il est dans son état fondamental.
• Un atome ionisé a perdu, pour une cause ou une autre, un ou plusieurs de ses électrons. C'est un phénomène extrêmement banal qui se produit dans un tas de circonstances.
• Un conducteur de l'électricité est un matériau dont les atomes comportent des électrons dits libres c'est à dire qui peuvent donc se déplacer d'atomes à atomes. Ce déplacement a une vitesse de l'ordre du décimètre par heure. C'est un phénomène différent de l'ionisation. Un matériau non conducteur, ou résistant, a des atomes dont les électrons ne peuvent pas se déplacer chez le voisin.
• Contrairement à une idée reçue la vitesse du courant électrique n'est donc pas celle des électrons, très lente, mais celle de l'onde qui se propage dans le conducteur quand on lui applique une différence de potentiel. C'est comparable à certains égards à une onde sonore.

Nico

[mlamer]

[*]Contrairement à une idée reçue la vitesse du courant électrique n'est donc pas celle des électrons, très lente, mais celle de l'onde qui se propage dans le conducteur quand on lui applique une différence de potentiel. C'est comparable à certains égards à une onde sonore.[/List]Nico

Donc l'électricité fait des "vagues " sur les électrons libres? Un peu comme les tsunamis sur la mer?
Et comment créent-ils cette vague?
Pour le reste merci, je prends note de tout, et apprécie.

A+

[saint.112]

Donc l'électricité fait des "vagues " sur les électrons libres? Un peu comme les tsunamis sur la mer?

À la différence que dans une vague ou un tsunami le mouverment de l'eau est vertical, donc perpendiculaire au mouvement de la vague, lequel est horizontal. Une fois les vagues passées il n'y a eu aucun déplacement de matière.
Par contre si tu prends une barre en métal et que tu donnes un coup de marteau à un bout l'impulsion ne se propage pas instantanément jusqu'à l'autre bout. Cela provoque une onde de compression qui a une vitesse mesurable et qui se traduit par un déplacement final de la barre (si elle n'est pas bloquée). C'est une comparaison qui a elle aussi ses limites.
Quand tu appliques une différence de potentiel¹ sur un conducteur (un fil de cuivre par exemple) ses électrons (de charge négative) sont attirés par le pôle positif d'un côté et repoussés par le pôle négatif de l'autre. Cette attraction se propage de proche en proche dans tout le conducteur à une vitesse qui dépend de la conductivité électrique du matériau alors que le mouvement propre des électrons est très lent.

Nico

1) Je fais l'impasse sur la méthode pour créer cette DDP. Il en existe de multiples.

[mlamer]

Bonjour,

Merci des explications, j'ai juste un peu de mal à comprendre comment en se déplaçant si lentement,
les électrons favorisent le chevauchement aussi rapide (du à la DDP) et quasi instantané du courant.

Car l'électricité qu'on consomme (les KW) sont bien des électrons qui se déplacent? Ou pas? Le courant joue t-il a saute-moutons sur les électrons?

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonjour,

Peut-être que l'analogie suivante (qui a ses limites) vous aidera:

Imaginez que des individus font la queue devant un guichet de gare. Quand l'individu en face du guichet reçoit son ticket, celui-ci libère sa place pour laisser la personne suivante prendre son ticket. Cette personne avance d'un pas, libérant ainsi une place derrière lui. La personne derrière peu alors aussi avancer d'un pas, ce qui libère une place derrière elle qui permet à la personne suivante d'avancer d'un pas etc. De proche en proche, la file sera animée d'un mouvement qui se propagera de l'avant de la file jusqu'à l'arrière (à la dernière personne dans la file). La propagation de ce mouvement dans la file est bien plus rapide que le déplacement des personnes.

C'est similaire dans le cas des électrons libres (quoique bien plus chaotique en pratique): si un électron se déplace d'un atome A à un atome voisin B dans le sens du courant, celui-ci libère l'atome A qui pourra accueillir un électron en amont. L'électron en amont libère son propre atome qui pourra accueillir un électron encore plus en amont et ainsi de suite. C'est ce mouvement se propageant très vite qui peut être assimilé au courant. Les électrons, eux, ne se déplacent que lentement, comme les personnes dans la file.

[saint.112]

Merci des explications, j'ai juste un peu de mal à comprendre comment en se déplaçant si lentement, les électrons favorisent le chevauchement aussi rapide (du à la DDP) et quasi instantané du courant.
Car l'électricité qu'on consomme (les KW) sont bien des électrons qui se déplacent? Ou pas? Le courant joue t-il a saute-moutons sur les électrons?

Je ne comprends ce que tu entends par chevauchement et par saute-mouton.
Si tu prends un fil AB et que tu appliques une DDP avec le positif sur A (c'est à dire un déficit en électrons) et le négatif sur B, les électrons en A sont attirés par cette sorte de vide du pôle positif et de ce fait, en désertant leurs atomes, ils créent à la place une charge positive qui attire les électrons des atomes voisins et cela se répercute de proche en proche. En B il se produit le phénomène inverse.
Si c'est un courant continu il s'établit un régime permanent. Si c'est un courant alternatif le phénomène se reproduit à la fréquence du courant, 50Hz par exemple.
Comme j'ai dit, ce qu'on appelle la vitesse du courant est la vitesse à laquelle se propage cette onde, qu'on peut comparer à une onde de pression, mais le travail effectué par le courant (exprimé en KW/h et facturé par EDF) est provoqué par le déplacement réel des électrons.
Nico

[mlamer]

OK, je comprends mais dans ce cas, comment explique t-on qu'un électron qui va à 1 mètre/heure (environ) peut donner du courant aussi rapidement?

[mlamer]

Ca: " la file est bien plus rapide que le déplacement des personnes. "

Je ne comprends pas.
La file va bien à la vitesse des électrons.
Si une personne bloque, la file aussi...

SI les gens se dépêchent, la file va plus vite.
Mais en définitive on peut dire que la file va par exemple à 10 personnes à l'heure, et les gens attendent 1 heure si il y a 10 personnes qui attendent...

Et quand il en reste 5, il faut encore 1/2 heure pour que la file s'arrête.

[saint.112]

Imaginez que des individus font la queue devant un guichet de gare. Quand l'individu en face du guichet reçoit son ticket, celui-ci libère sa place pour laisser la personne suivante prendre son ticket. Cette personne avance d'un pas, libérant ainsi une place derrière lui. La personne derrière peu alors aussi avancer d'un pas, ce qui libère une place derrière elle qui permet à la personne suivante d'avancer d'un pas etc. De proche en proche, la file sera animée d'un mouvement qui se propagera de l'avant de la file jusqu'à l'arrière (à la dernière personne dans la file). La propagation de ce mouvement dans la file est bien plus rapide que le déplacement des personnes.

La comparaison me parait excellente. L'avancement des personnes est une onde. Et j'ajoute qu'en payant leur ticket au guichet ils fournissent ce qui peut se comparer à un travail, comme les électrons. Autrement dit c'est leur déplacement réel qui compte.

OK, je comprends mais dans ce cas, comment explique t-on qu'un électron qui va à 1 mètre/heure (environ) peut donner du courant aussi rapidement?

C'est la différence entre la propagation d'une onde et le déplacement d'un élément matériel, c'est celui-ci qui fournit le travail.
Relis ce qui a été dit et médite-le bien parce que si tu ne comprends pas ça, perso, je renonce.
Nico

[FC05]

... (exprimé en KW/h et facturé par EDF) ...

kWh parce que sinon ça ne veut rien dire.

[FC05]

Car l'électricité qu'on consomme (les KW) sont bien des électrons qui se déplacent? Ou pas? Le courant joue t-il a saute-moutons sur les électrons?

Le courant c'est un déplacement de porteur de charges électriques, dans le cas des métaux les porteurs sont les électrons.

[saint.112]

kWh parce que sinon ça ne veut rien dire.

Oops, désolé. Merci d'avoir corrigé.
Nico

[mlamer]

Donc le courant est quelque chose de pas palpable qui surfe sur la vague des électrons libres?

[FC05]

Donc le courant est quelque chose de pas palpable qui surfe sur la vague des électrons libres?

Non, le courant est le déplacement des électrons libres.

[Paraboloide_Hyperbolique]

Ca: " la file est bien plus rapide que le déplacement des personnes. "

Je ne comprends pas.

Evidemment, puisque je n'ai pas écrit cela.
Pour rappel, j'ai écrit: "La propagation de ce mouvement dans la file est bien plus rapide que le déplacement des personnes."

Ce qui n'est pas la même chose.

La file va bien à la vitesse des électrons.
Si une personne bloque, la file aussi...
SI les gens se dépêchent, la file va plus vite.
Mais en définitive on peut dire que la file va par exemple à 10 personnes à l'heure, et les gens attendent 1 heure si il y a 10 personnes qui attendent...

En effet. Mais dès que la première personne quitte la file, les autres avancent d'un pas. Il ne faut pas attendre longtemps (quelques secondes) pour que toutes les personnes finissent par faire un pas en avant.

[Nicophil]

Bonjour,

Quand tu appliques une différence de potentiel¹ sur un conducteur (un fil de cuivre par exemple) ses électrons (de charge négative) sont attirés par le pôle positif d'un côté et repoussés par le pôle négatif de l'autre. Cette attraction se propage de proche en proche dans tout le conducteur à une vitesse qui dépend de la conductivité électrique du matériau alors que le mouvement propre des électrons est très lent.

L'effet de peau fait présumer que ce soliton électromagnétique se propage le long de la peau du (fil) conducteur.
Et à la vitesse qui est celle de la lumière dans l'isolant avec lequel la peau du conducteur est en contact.

[mlamer]

Bonsoir,

Alors dites moi si je me trompe:
Les électrons ont un déplacement très lent mais sur leur spin peuvent aller très vite au prochain relai qui fait pareil etc.
Du coup cette notion du je passe chez mon voisin se fait en globalité à la vitesse de la lumière mais c'est chaque électron libre qui va lentement bouger de 1 M/ heure environ?

C'est ça ou pas?

[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonsoir,

Vous vous rapprochez. Cependant, oubliez cette histoire de spin qui n'a rien à voir avec ce qui nous occupe ici.
Les électrons conducteurs se déplacent de proche en proche d'un atome à l'autre. C'est se mouvement qui se propage à grande vitesse. Cette vitesse dépend de la conductivité du matériau.

[mlamer]

Bonsoir,

Donc à part le spin, mon raisonnement est bon?

Le sin est le "bougé" des électrons, donc je pensais que ça influait sur la propagation...

[invite58238425]

Bonjour,

La propagation de ce mouvement dans la file est bien plus rapide que le déplacement des personnes.
La personne derrière peu alors aussi avancer d'un pas

C'est du n'importe quoi. Cela n'a lieu que dans la condition où plusieurs personnes sont en état de mouvement dans le même temps. "alors" et "un pas" excluent, chacun suffisamment, cette possibilité.

De proche en proche

C'est justement le cas exclusif, opposé à la simultanéité!

si un électron se déplace d'un atome A à un atome voisin B dans le sens du courant

Le "si" entend qu'il existe une ou d'autres possibilités. Quelles sont-elles?

Merci. Cordialement.

[invite58238425]

Le gain en vitesse est effectif si la première personne de la file avance avant que la dernière n'ait fait le pas correspondant à l'avancement précédent. C'est à cette condition que l'onde prend son nom.

[invite58238425]

A l'image de la chenille qui fait évoluer plusieurs dos sur le même corps.

[f6bes]

Bonjour,


C'est du n'importe quoi. Cela n'a lieu que dans la condition où plusieurs personnes sont en état de mouvement dans le même temps. "alors" et "un pas" excluent, chacun suffisammet, cette possibilité.

t.

Bjr à toi;
Hum je crois que tu n'as RIEN compris de ce que voulais te dire PARABOLOIDE-HYPERBOLIQUE.

Ci joint une animation de ce qu'est la propagation du mouvement et le dépalcement des personnes.

Les électrons sont les boules..le mouvement de l'ensemble est IMMEDIAT, par contre les boules ne se déplacent guére ( quasiment non visible )

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A+