Le courant et les electrons

[Shakyra]

Bonour, je viens de m'apercevoir qu'il me manque des bases fondamentales en physique, donc j'ai des questions :

Concernant le courant électrique que génére les electrons :


1. Un courant électrique, ce sont des électrons qui "courent" or comment peuvent "courir" des électrons sans que les atomes eux-même ne "courent" car les électrons sont rattachés aux atomes, à moins que les electrons quittent les atomes?

2. J'ai lu quelque part "en traversant un matériau, les électrons n'avancent pas en ligne droite, ils se cognent aux atomes du matériau dans lequel ils passent" mais je n'ai jamais appris que les electrons se "cognaient" aux atomes mais plutôt que l'atome capte des electrons , est-ce cela que ça veut dire ou se cognent-ils vraiment?


3. Dans un neurone, comment se fait-il qu'il y a un courant s'il n'y a pas d'atomes et donc d'electrons?

4. Est-ce qu'un potentiel electrique = Charge electrique?

5. Je ne comprends pas comment il se peut que dans un circuit, le courant électrique, circule de la borne + vers la borne - du générateur si justement le courant électrique est dû à la circulation des electrons qui, elle, se fait en sens inversedu courant électrique ? o_O


Merci à tous ceux qui prendront le temps de me repondre !
-----

[f6bes]

Bjr à toi,
NON les électrons ne courent pas.
Ce sont memes des....fainéants !
Ils ne se déplacent SEULEMENT que de qq centimétres à l'heure et en courant alternatif ils font du sur palce (pas le temsp d'aller d'un coté qu'il faut en revenir...aussitot).
Je subbodore que l'électron "arraché" est AUSSITOT remplaçer par un autre "voisin".
Qu'est ce qu'un neurone d'aprés toi ( de la MATIERE)...composé de quoi...( d'atomes ).
Qu'est ce qui te fait dire que le NEURONE n'as PAS d'atome ?? Tout e"matiére " est composé...d' atomes !

Le sens de circulation des électrons a été CHOISI ARBITRAIREMENT à une époque on l'on ne connaissait PAS le vrai sens de déplacement.
Il n'en a pas été dérogé par la suite .

Le déplacment des éléctrons peut etre "imagé" de la façon suivante:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier...ation_book.gif
Ils (boules=électrons) ne se déplacent donc que trés peu..par contre" l'action" entre le premier et le dernier est quasi immédiate!
A+

[Deedee81]

Salut,

F6bes, excellent le chois de l'animation pour illustrer le propos

En complément.

comment peuvent "courir" des électrons sans que les atomes eux-même ne "courent" car les électrons sont rattachés aux atomes, à moins que les electrons quittent les atomes?

C'est vrai pour un atome seul. Mais dans un matériau composé de milliards d'atomes ça change. Difficile d'expliquer pourquoi mais les niveaux d'énergies de l'électron forment alors une structure en bande :
http://www.futura-sciences.com/uploa...e-bandes-g.gif

Avec :
- des zones interdites (gap)
- des bandes de valance (chaque électron est confiné autour de son atome)
- des bandes de conduction (l'électron se balade librement dans le matériau)

Selon la structure des bandes (qui dépend des atomes et même quelques atomes d'impureté par millions peuvent tout changer !!! Comme dans les semi-conducteur des transistors) et selon l'agitation thermique (qui donner de l'énergie aux électrons), les électrons peuvent ou non se placer aisément dans la bande de conduction et circuler dans le matériau.

2. J'ai lu quelque part "en traversant un matériau, les électrons n'avancent pas en ligne droite, ils se cognent aux atomes du matériau dans lequel ils passent" mais je n'ai jamais appris que les electrons se "cognaient" aux atomes mais plutôt que l'atome capte des electrons , est-ce cela que ça veut dire ou se cognent-ils vraiment?

En fait, dans un cristal parfait (et au zéro absolu), non, il n'y a pas de collision. C'est une propriété quantique. Les électrons de la bande conduction se déplacent librement. La résistance est nulle (du moins si à cette température il reste encore des électrons dans la bande de conduction).

Mais les matériaux ne sont pas parfait. Il y a des défauts structurels (lacunes, dislocations,...) et l'agitation thermique fait vibrer les atomes autour de leur position.

Tout cela perturbe le mouvement des électrons qui ont tendance à être diffusé (voir capturé) par ces défauts. On peut grossièrement parler de collision. Cela freine les atomes (résistance électrique) et dégage de la chaleur (effet Joule).

3. Dans un neurone, comment se fait-il qu'il y a un courant s'il n'y a pas d'atomes et donc d'electrons?

Tout est composé d'atomes : les métaux, les cristaux, la plasticine, les nuages, les planètes, les étoiles, les yeux, les neurones,...

De plus le milieux cellulaire contient de nombreux atomes isolés ou plutôt des ions (atomes ayant gagné ou perdu des électrons) : ions sodium, chlore, calcium, etc... (le sodium et le chlore, par exemple, c'est le sel de cuisine).

Le courant électrique dans les neurones n'est pas tout à fait du même genre que dans un fil électrique. Il est dû à l'échange d'ions à travers la membrane et la propagation d'un potentiel d'action (la différence de charge électrique de part et d'autre de la membrane).

Et l'échange entre deux neurones est purement chimique (neuromédiateurs comme l'acétylcholine, la dopamine, etc...) :
http://s2.e-monsite.com/2010/01/31/0...0//synaspe.jpg

4. Est-ce qu'un potentiel electrique = Charge electrique?

C'est lié mais différent.
Je te conseille d'aller voir dans Wikipedia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Potentiel_%C3%A9lectrique

5. Je ne comprends pas comment il se peut que dans un circuit, le courant électrique, circule de la borne + vers la borne - du générateur si justement le courant électrique est dû à la circulation des electrons qui, elle, se fait en sens inversedu courant électrique ? o_O

Le sens du courant est une convention qui a été choisie à une époque où on ne connaissait pas encore l'électron. Le hasard a voulu que ce soit le sens inverse des électrons.

[LPFR]

Bonjour.
1 - Dans certains matériaux, les électrons restent attachés aux atomes. Ces matériaux sont des isolants (ou diélectriques).
Dans d'autres, une fraction importante d'atomes "lâche" un électron qui reste dans le matériau en se baladant librement entre les atomes. Ce sont des "électrons libres" et ce sont eux qui contribuent à la conduction de la chaleur et de l'électricité. Vous pouvez le voir comme une liaison covalente entre tous les atomes du matériau.
2 - Des qu'un matériau n'est pas au zéro absolu en température, les atomes et les électrons libres (s'il y en a) s'gitent. C'est à dire que les atomes oscillent dans leurs sites et les électrons ont une vitesse qui augmente avec la température. Ils se cognent contre les atomes (contre la couche électronique externe) et échangent de l'énergie à cause du choc. En moyenne, les énergies de vibration des atomes et des électrons sont en équilibre.
À la température ambiante, la vitesse des électrons est de l'ordre de milliers de m/s, mais le libre parcours moyen (la distance parcourue entre deux chocs) est de l'ordre de quelques atomes.
Quand on applique un champ électrique (une différence de tension entre les extrémités du matériau), les électrons libres subissent la force due au champ électrique et changent leur vitesse entre deux chocs. Ils gagnent ainsi un peu de vitesse et d'énergie. Ils rendent l'excès d'énergie aux atomes du solide. C'est pour cela que quand on fait passer un courant dans un conducteur il chauffe. C'est l'effet Joule.
Mais la vitesse moyenne acquise par les électrons à cause du champ est ridiculement petite: quelques dizaines de microns par seconde. Mais ils sont très nombreux et cela n'empêche aux lampes d'éclairer.
3 - Dans un neurone il n'y a pas d'électrons mais il y a des ions. Principalement sodium, potassium et chlore. Il y a un courant (très faible) pendant la dépolarisation et la re-polarisation qui va de l'intérieur vers l'extérieur ou dans l'autre sens. Ce courant est dû aux ions sodium et potassium. Les milieux intracellulaire et extracellulaire restent électriquement neutres malgré ça, grâce aux ions Cl-. Les charges nettes (ou ions non compensés) restent plaqués contre la paroi cellulaire. Mais leur nombre est "petit" moins d'un ion par molécule de la membrane.
4 - "Potentiel électrique" est un abus de langage. Ce que l'on sait définir, calculer et mesurer ce sont uniquement les "différences de potentiel". Quand on dit que "le" potentiel intracellulaire est de -70 mV, en réalité on dit que la différence de potentiel entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule est -70 mV.
Oui. Les différences de potentiel sont dues aux charges électriques. Là ou les charges positives sont en excès, c'est un endroit plus positif que l'endroit où les charges négatives sont majoritaires.
En très gros, la différence de potentiel mesure l'énergie qu'il faut fournir pour emmener une charge d'un endroit à un autre. Je ne rentre pas sur les détails de la définition correcte. On verra ça ailleurs si cela vous intéresse.
5 - Le nom des charges "positif" et "négatif" date de Benjamin Franklin (celui du paratonnerre), bien avant que l'on connaisse la nature des charges, les électrons, et les atomes. La définition concernait la charge prise par une baguette de verre frottée conte une peau de chat (ou similaire). À l'époque on ne parlait pas des charges, mais d'électricité positive ou négative. Mais les noms sont restés et l'électron est tombé dans la catégorie "négatif" (côté baguette ou côté peau de chat).
Les sources de courant dont on disposait quand on a commencé à parler du courant étaient des piles. Qui avaient leur pôle positif et négatif (héritage de la définition de Franklin) et on décida tout naturellement que le courant était positif quand il circulait du pôle positif au négatif. Mais à l'époque on ne savait pas ce que c'était le courant. Ce n'est que bien plus tard qu'on découvrit les électrons et les atomes, et que c'étaient les électrons qui créaient le courant. Et qui circulaient, évidement, dans le sens contraire au sens conventionnel du courant.

Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Shakyra]

Merci infiniment à vous trois pour votre aide!

Cordialement

[Electron1234]

Bonsoir Shakyra.
Je vous apporte quelques précisions supplémentaires : Il s'agit d'électrons dits "libres" qui ont été
arrachés de leur atome sous l'effet d'une réaction dynamique ou chimique. La masse d'un électron
est de 9.10 *-29 g . Un courant d'1 ampère est obtenu par 6.10 *18 Électrons/seconde.
En courant continu (Batterie auto), il circule du + vers le - à l'intérieur de la source. À l' extérieur,
du - vers le + après avoir traversé le récepteur utilisé (moteur, lampe etc.).
En automobile, on continue d'appliquer le sens inverse, arbitrairement admis depuis un siècle dans
l'ignorance de la réalité. L' Electronique, science des semi-conducteurs, vous confirme le vrai sens.
Le vaste domaine que vous avez choisi demande des pages d'explications. À bientôt pour la suite.

[LPFR]

...
En courant continu (Batterie auto), il circule du + vers le - à l'intérieur de la source. À l' extérieur,
du - vers le + après avoir traversé le récepteur utilisé (moteur, lampe etc.).
...

Bonjour.
Non. C'est l'inverse. Le courant va du - vers le + à l'intérieur de la source, et du + vers le - à l'extérieur.
Au revoir.

[lucas.gautheron]

Bonsoir,

La masse d'un électron
est de 9.10 *-29 g

Ce ne serait pas plutôt :
9,10 . 10^-28 g ?

A+,

[Electron1234]

Bonsoir lucas.gautheron.
Pardon, iPad2 très ! Trop sensible, ou mes doigts sont trop gros!
C'est en effet -28. Mais, en 1949, j'ai appris qu'il pesait (!) 9.10 *28 g
Merci pour votre intervention. Quelle est l'origine de votre proposition ?
J'ai toujours quelque chose à apprendre...

[Electron1234]

Les électrons circulent dans la périphérie d'un conducteur. Dans la pratique de l'installation électrique, j'ai toujours
préféré-- à section égale-- les câbles multiconducteurs ; ils admettent, de ce fait, une intensité supérieure. De plus,
ils se manipulent plus facilement, ce qui les soustrait aux contraintes fragilisantes (rayons de courbure).
On est convaincu de ce conseil en traduisant les valeurs des tableaux qui indiquent, pour chaque section, l'intensité
maxi à respecter et en tenant compte de la température résultante (intrinsèque + ambiante).

[LPFR]

Les électrons circulent dans la périphérie d'un conducteur. Dans la pratique de l'installation électrique, j'ai toujours
préféré-- à section égale-- les câbles multiconducteurs ; ils admettent, de ce fait, une intensité supérieure. De plus,
ils se manipulent plus facilement, ce qui les soustrait aux contraintes fragilisantes (rayons de courbure).
On est convaincu de ce conseil en traduisant les valeurs des tableaux qui indiquent, pour chaque section, l'intensité
maxi à respecter et en tenant compte de la température résultante (intrinsèque + ambiante).

Bonjour.
Non.
L'effet de peau qui fait que le courant circule sur la périphérie du conducteur n'est important que pour des fréquences élevées. Pour du 50 Hz et du cuivre, il est de l'ordre du centimètre, ce qui est bien plus grand que le diamètre de la majorité des conducteurs.
Mais un fil multibrins ordinaire ne réduit pas l'effet de peau. Il faut qu'il soit tressé de façon spéciale (fil de Litz).

Les fils multibrins sont plus commodes à manier, mais ont une surface exposé à l'oxydation beaucoup plus grande et donc, une durée de vie utile plus réduite.
Au revoir.