Électron


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Figure 1. Un dessin représentant ce à quoi ressemble un atome. Remarquez que le nuage d'électrons occupe beaucoup plus de surface que le noyau.[1]

Les électrons sont des particules chargées négativement qui existent dans un nuage autour du noyau d'un atome. Elles sont inimaginablement petites, si petites que la mécanique quantique est nécessaire pour expliquer leur comportement particulier, et pour autant que la physique ait pu le déterminer, elles sont une particule fondamentale. Dans le cadre de cette encyclopédie, il est préférable d'imaginer les électrons comme de minuscules particules qui « orbitent » autour du noyau d'un atome (les autres ressources ci-dessous fourniront une interprétation plus avancée). Cependant, au lieu de la force gravitationnelle qui est responsable des lunes en orbite autour des planètes, c'est la force électromagnétique qui fait « orbiter » les électrons autour des noyaux. Pour en savoir plus sur la physique des électrons, veuillez consulter hyperphysics.

Quelques propriétés d'un électron.[2] Notez que le rayon de l'électron est si petit que personne n'a été en mesure de le détecter, mais il est incroyablement rond : « Si l'électron était agrandi à la taille du système solaire, il semblerait toujours sphérique à la largeur d'un cheveu humain »[3]

Masse [math]9.11 \times 10^{-31}[/math] kg
Charge [math]1.60 \times 10^{-19}[/math] C
Rayon moins que [math] 10^{-18}[/math] m
Déviation de la sphère moins que [math] 10^{-26}[/math] m

Électrons et électricité

L'électricité est le flux d'électrons à travers un conducteur, généralement sous la forme d'un fil, ce flux est appelé un courant électrique. Pour que ce flux se produise, les électrons doivent briser leur liaison atomique (l'électricité est le flux des électrons, et non le flux des électrons et des noyaux auxquels ils sont liés). La rupture de la liaison atomique entre un électron et son noyau nécessite un apport d'énergie qui permet à l'électron de surmonter la force électromagnétique qui le contraint et de circuler librement. Cette énergie nécessaire peut être exploitée à partir d'un certain nombre de sources différentes, dont voici quelques exemples :

Matériau conducteur

Toutes les formes de matière contiennent des électrons, mais les électrons de certains matériaux sont plus faiblement liés à leurs noyaux. Ces matériaux (appelés conducteurs ou métaux) ont besoin de très peu d'énergie pour créer un courant électrique, car les électrons faiblement liés ont besoin de beaucoup moins d'énergie pour surmonter la force électromagnétique qui les maintient en place.

Qu'est-ce qui génère le flux d'électrons ?

Les générateurs électriques sont des appareils qui utilisent le principe de l'induction électromagnétique - il s'agit du processus consistant à déplacer un conducteur à travers un champ magnétique afin de créer un flux d'électrons. Note : seul un mouvement relatif du conducteur et du champ magnétique est nécessaire, ce qui signifie que le champ magnétique pourrait être en mouvement alors que le conducteur est immobile. Lorsque les électrons d'un conducteur traversent un champ magnétique (si le champ est suffisamment fort et que la vélocité relative du conducteur à travers le champ est suffisamment rapide), les liens avec leurs noyaux sont rompus et un flux est induit. Afin d'induire un niveau élevé de flux d'électrons, une grande quantité d'énergie est nécessaire pour créer une vitesse relative entre le conducteur et les aimants. Les réactions chimiques à l'intérieur des piles créent également une force électromotrice qui fait circuler les électrons dans un circuit. Les photons (énergie de la lumière) peuvent également faire circuler des électrons lorsqu'ils frappent une cellule photovoltaïque.

Ressources externes

Pour en savoir plus sur la façon dont les électrons forment la matière avec les protons et les neutrons, consultez notre page sur les atomes. Pour une physique plus approfondie de l'électron, veuillez consulter hyperphysics. Pour en savoir plus sur l'importance des électrons en chimie, veuillez consulter le wiki de l'UC Davis. Pour jouer avec différents modèles d'électrons autour d'un atome, veuillez consulter le site de PhET's modèles de l'atome d'hydrogène].

En savoir plus

Références

  1. "The electron cloud" internet: http://letstalkaboutscience.wordpress.com/2012/02/16/the-electron-cloud/
  2. R. D. Knight, "Milikan and the fundamental unit of charge" in Physics for Scientists and Engineers: A Strategic Approach, 2nd ed. San Francisco, U.S.A.: Pearson Addison-Wesley, 2008, ch.38, sec 5, pp. 1192.
  3. "Electron is surprisingly round, say scientists following 10 year study" accessed: https://phys.org/news/2011-05-electron-surprisingly-scientists-year.html May 18th, 2018. The original paper is "Improved measurement of the shape of the electron" by Hudson et al. Nature 473, 493-496, May 26 2011. Accessed: https://www.nature.com/articles/nature10104

Auteurs et rédacteurs

Bethel Afework, Ethan Boechler, Allison Campbell, Paul Frey, Jordan Hanania, Braden Heffernan, Ellen Lloyd, Kailyn Stenhouse, Luisa Vargas Suarez, Jasdeep Toor, Jason Donev
Dernière mise à jour : 28 septembre, 2021
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