Êlektron

Comprendre l'électricité

L'électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques présentes dans la matière, se manifestant par une énergie ou interaction électromagnétique (mouvement de ces charges électriques) dans la matière.

L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes électriques et leurs applications. Pour les scientifiques, l'électricité est très liée au magnétisme, ils ont donc créé une discipline, l'électromagnétisme, qui regroupe l'étude des phénomènes électriques et magnétiques.

C'est au cours du XIXe siècle que les propriétés de l'électricité ont commencées à être comprises. Sa maîtrise a permis l'avènement de la seconde révolution industrielle. Aujourd'hui l'énergie électrique est omniprésente dans les pays développés : à partir de différentes sources d'énergie (hydraulique, thermique, nucléaire, ...) l'électricité est de nos jours un vecteur énergétique employé à de très nombreux usages domestiques ou industriels.

Matière et charges électrique élémentaires

Les physiciens ont montré :

que tous les atomes, qu'ils soient issus d'un corps chimique solide, liquide ou gazeux, étaient constitués par des particules électrisées ou charges électriques élémentaires ;
que ces particules, ou "grains" d'électricité, avaient une réalité physique : elles possédaient à la fois une dimension et une masse ;
qu'elles formaient, à l'intérieur de l'atome, deux groupes identiques en nombre et en charge électrique mais de polarité opposée (protons = électrons).
que les charges électriques positives (ou protons) étaient confinées dans le noyau de l'atome et que les charges électriques négatives (ou électrons) tournaient autour du noyau en une ronde perpétuelle ;
que toutes ces particules, au "comportement" si différent, n'en formaient pas moins à l'intérieur de l'atome une "famille" très unie, très liée, autrement dit , si les petits "grains" d'électricité négative sont des agités permanents, ils font preuve d'une attirance certaine pour leur compagnons de signe opposé et ne s'aventurent pas hors de l'atome s'ils ne sont pas sollicités par une force extérieure ;
L'exception à cette dernière règle, que nous examinerons plus loin, concerne tous les matériaux conducteurs de l'électricité

Cette exception très importante, et même fondamentale, est liées au fait que certains électrons périphériques peuvent sortir des atomes constituant ces matériaux et se déplacer avec une relative liberté.

Cohésion des charges électriques atomiques

Les charges électriques de signe contraire s'attirant mutuellement, la distance considérable à l'échelle atomique qui sépare les électrons négatifs du noyau positif peut sembler incompatible avec ce qui vient d'être énoncé, car plus légers que le noyau, les électrons devraient se précipiter vers ce dernier.
Puisqu'il n'en n'est, c'est qu'il existe une force contraire qui s’oppose à leur réunion.

Comment cette force prend elle naissance ?

Les électrons tournant à grande vitesse autour du noyau, annulent, par les effets de leurs mouvements de rotation, l'attraction exercée sur ce dernier.
La force centrifuge peut compenser la force d'attraction.

La vitesse des électrons est si élevée qu'il est impossible de connaître leur position et leur vitesse comme les pales d'une hélice d'avion semblent former un disque, ils forment autour du noyau une coquille virtuelle qui protège tout l'espace inter atomique, et c'est entre autres une des raisons pour laquelle la matière nous apparaît continue, solide, impénétrable.

Mobilité des électrons

D’une façon générale, les électrons ne se déplacent pas autour du noyau de façon anarchique mais sur des "orbites" qui sont caractérisées par un niveau d'énergie bien défini.

En clair, cela signifie que les électrons sont liés au noyau et que pour les arracher à ce lien qui les retient prisonniers, il faut fournir une énergie (thermique, mécanique ou électrique) au moins égale à celle qui a été nécessaire pour les assembler.

Il faut ajouter que la force d'attraction qui lie les électrons au noyau diminue au fur et à mesure que la distance qui les sépare du noyau augmente.

Les électrons isolés sur une "orbite" externe sont très peu liés au noyau, et possèdent par conséquent une relative indépendance qui leur permet, à la température ambiante, de quitter l'atome sans qu'il soit nécessaire de leur fournir de l'énergie.

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