Les électrons et la conductibilité

[invite461011dd]

Salut,
je me demandais comment fonctionne vraiment la conductibilité dans les métaux au point de vue des électrons. Je sais que c'est par rapport aux électrons libres, mais sans plus... Est-ce que les électrons sont simplement statiques dans les isolants? Est-ce que les électrons traverse la pile (dans le cas d'un circuit simple avec un fil et une pile) ou bien ils bougent (comment?) dans le fil?.

et dans les liquides? je sais encore que c'est par rapport à la présence d'ions en solution. comment les électrons interagissent-ils avec?

et pourquoi les gaz ne peuvent-ils pas conduire? est-ce parce que les atomes sont trop éloignés les uns des autres?

merci
merci
merci
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[Bouli]

Salut

C'est pas vraiment mon point fort la mécanique quantique mais voici quelques résultats sur la conduction en supposant que la température n'a pas d'influence (à corriger s'il y a des erreurs )
- les électrons d'un atome prennent des niveaux d'énergie bien précis
- dans un matériau, le très grand nombre d'atome fait que ces niveaux sont tellement proches qu'on parle de bandes de valence (électrons "fixes") et de conduction (électrons "libres") séparées par des bandes interdites, les électrons remplissent les bandes en commençant par le bas
- dans un isolant, tous les électrons se trouvent dans les bandes de valence donc les électrons ne quittent pas leur atome, il n'y a pas de déplacement de charges donc pas de courant électrique
- dans un conducteur, les bandes de valence sont pleines et certains électrons sont dans les bandes de conduction, des électrons sont libres et se déplacent du - vers le + de la pile si le courant est continu
- dans un semi-conducteur, les électrons sont en bande de valence (c'est donc un isolant au repos) mais la bande de conduction est très proche (0.6 eV pour le silicium je crois) si bien qu'en imposant une tension au matériau, certains électrons passent en bande de conduction et le matériau devient conducteur

Dans un liquide contenant des ions, ce sont des ions qui se déplacent, pas des électrons. On a bien un courant de charges donc un courant électrique.

Les gaz sont isolants (je ne sais pas trop la raison, peut-être une histoire de densité comme tu dis) mais si on applique une différence de potentiel importante (de l'ordre du kV ?), ils deviennent conducteurs et émettent de la lumière, c'est le principe des lampes au sodium, au mercure...

[obi76]

En fait (pour rajouter un détail), il faut voir ce que symbolise le GAP (c'est à dire la bande interdite).
Pour un semi conducteur, si toutes les bandes d'en dessous sont prises, les electrons devront avoir une énergie très élevée pour passer.
Inversement, si elles ne sont pas toutes remplies, ils passeront comme ils veulent.

Cordialement

[invite31a28a40]

Vous croyez qu'un ado va comprendre ça ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[obi76]

Ben 19 ans, à cet age sans repiquer on est en 1° voire 2° année d'études supérieures.... c'est accessible

[Pio2001]

On peut faire plus simple sinon :

Les atomes qui constituent la matière sont composés d'un noyau et d'un certain nombre d'électrons liés à ce noyau. Le noyau est chargé positivement et les électrons négativement. Ces atomes s'assemblent en molécules en partageant certains de leurs électrons. Les molécules sont électriquement neutres.

Dans certains matériaux, les électrons sont propres à chaque molécule, comme pour les molécules isolées, ou les gaz. Ils sont isolants.

Dans les liquides, les molécules peuvent bouger, et parfois, certaines ne sont pas neutres. Elles ont un ou deux électrons en trop, ou elles en ont perdus. Ce sont les ions, qui sont donc chargés et mobiles.
Dans certains solides, les atomes sont si serrés qu'ils partagent un ou deux de leurs électrons avec tous les autres atomes, comme si le matériau était une gigantesque molécule. Ce sont les métaux.

Ainsi, les métaux et les liquides qui comportent des ions présentent des charges électriques mobiles. C'est ce qui fait d'eux des conducteurs.

Le courant électrique, c'est le déplacement de ces charges, dans un lent mouvement d'ensemble (de l'ordre du centimètre par seconde). Le nombre de charges par unité de temps qui passe par une section du fil est l'intensité de courant.
Par définition, un ampère est égale à un coulomb par seconde.

L'utilisation d'une pile provoque, par réaction chimique dans la pile, un mouvement d'ensemble des électrons de tout le circuit en créant une différence de potentiel, qui se mesure en Volts.
Le flux d'électrons part et aboutit aux structures internes de la pile.
Le pôle + de la pile attire les électrons du circuit et le pôle - les repousse.
Chaque électron cédé par le métal au pôle + de la pile est remplacé, à l'autre bout, par un électron cédé par le pôle -.
Ainsi, les électrons circulent en sens inverse du sens conventionnel du courant. Quand on l'a découvert, on a décidé que l'électron serait par convention chargé négativement.

[f6bes]

[QUOTE=Pio2001;1397178

Le courant électrique, c'est le déplacement de ces charges, dans un lent mouvement d'ensemble (de l'ordre du centimètre par seconde).
[/QUOTE]

Bjr à tous,
Me semblait que c'était beaucoup plus lent que cela:
http://www.cvgg.org/vincent/Cours_el...Images014.html
Bonne journée

[Pio2001]

C'est vrai. Après quelques recherches, je trouve une densité de charge de 13.6 Coulombs par millimètre cube dans le cuivre.

[invite461011dd]

lol, oui je comprends merci,
je suis à l'université et en enseignement des sciences au secondaire (au lycée en France je crois)
je monte un cours et je n'arrivais pas à trouver exactement quoi dire à mes étudiant
merci ca m'a éclairé un peu

mais je suis encore un peu perdu sur les ions dans les solution.
le courant passe parce qu'ils bougent...qu'est-ce que cela veut dire?

[Pio2001]

Le courant peut passer parce qu'ils peuvent bouger.

Le courant, ce sont des charges qui bougent toutes dans le même sens. (ou dans des directions opposées si elles sont de signes contraires).

[invite2c6da301]

En te lisant Pio2001, cette partie notamment :

Ainsi, les métaux et les liquides qui comportent des ions présentent des charges électriques mobiles. C'est ce qui fait d'eux des conducteurs.

Le courant électrique, c'est le déplacement de ces charges, dans un lent mouvement d'ensemble (de l'ordre du centimètre par seconde). Le nombre de charges par unité de temps qui passe par une section du fil est l'intensité de courant.


On pourrait comprendre que ce sont les ions qui assurent le transport électronique dans les métaux...

c'est bien entendu faux, c'est le gaz d'électrons.

juste pour pas induire en erreurs les âmes jeunes et naïves !