2. Conduction dans les métaux.

PCSI Physique

Ec1 1

Ec1 : N OTIONS DE BASE EN ELECTROCINETIQUE

L’électrocinétique traite du mouvement des particules chargées, appelées ici porteurs de charges sur des distances non négligeables à l’échelle atomique.

Une étude à l’échelle microscopique de ces mouvements va nous permettre d’expliquer et de formaliser un comportement à l’échelle macroscopique : le comportement des circuits électriques. Ainsi, nous définirons les notions d’intensité et de tension électriques ainsi que les lois de Kirchhoff : loi des nœuds et loi des mailles.

I. L

.

1. Nature microscopique du courant électrique.

2. Conduction dans les métaux.

3. Conduction en dehors des métaux.

II. N

.

1. Intensité du courant électrique.

a. Définition b. Convention de signe c. Ordres de grandeur

d. Origines du courant électrique

2. Tension électrique.

a. Présentation

b. Loi d’Ohm intégrale : résistance c. Notion de masse

III. L

K

.

1. Définitions générales.

2. Approximation des Régimes Quasi-Stationnaires (A.R.Q.S.).

3. Loi des nœuds.

4. Loi des mailles.

5. Loi des nœuds en termes de potentiels.

PCSI Physique

Ec1 2

Objectifs

Savoirs :

Connaître les porteurs de charge responsables de la conduction dans les métaux, les semi- conducteurs et les électrolytes, et savoir expliquer brièvement les mouvements de ces charges à l'origine du courant électrique.

Connaître l'A.R.Q.S. (ou A.R.Q.P.) et son intérêt.

Savoirs faire :

Connaître les significations, savoir manipuler et relier les densités volumiques de charges mobiles, les densités particulaires de charges mobiles et les vecteurs densités volumiques de courant pour différents milieux conducteurs.

Savoir relier résistance et résistivité (resp. conductance et conductivité) pour un conducteur métallique cylindrique homogène de section S et de longueur l.

Connaître et savoir appliquer la loi d'Ohm intégrale.

Connaître et savoir appliquer dans le cadre de l'A.R.Q.S. les lois des noeuds et des mailles.

Connaître et savoir utiliser la loi des noeuds en termes de potentiels (ou le théorème de Millman).

Questions de cours

1. Quels sont les porteurs de charge responsables de la conduction dans les métaux ? dans les semi-conducteurs ? dans les électrolytes ?

2. Définir les notions : densité volumique de charge et densité particulaire. Les relier dans le cas d’un conducteur métallique.

3. Définir les notions : densité volumique de charge et vecteur densité volumique de courant. Les relier.

4. Définir les notions : intensité du courant électrique, tension électrique et résistance d’un conducteur.

5. Définir les notions : conductivité, résistivité, conductance et résistance. Les relier pour un conducteur métallique cylindrique homogène de section S et de longueur l.

6. Exprimer la loi d’Ohm locale et la loi d’Ohm intégrale. Les comparer.

7. Quel est le cadre de l’A.R.Q.S. ? Quel en est intérêt ? 8. Enoncer précisément la loi des nœuds et la loi des mailles.

9. Présenter la loi des nœuds en termes de potentiels dans le cas d’un nœud réunissant des électromoteurs et des conducteurs ohmiques.