Article sur la charge électrique des atomes
Observez un objet qui vous entoure. Si vous le détruisez, par exemple une pierre, celle-ci se brisera en morceaux plus petits. Si une partie de la pierre est à nouveau détruite, ces morceaux se transformeront en morceaux encore plus petits. Que se passe-t-il si la pierre est détruite une troisième fois ? Bien sûr, elle sera plus petite. Les pierres peuvent-elles être divisées en une infinité de morceaux ? En réalité, tout objet divisé en morceaux plus petits atteint un point où sa plus petite partie ne peut plus être divisée. Cette plus petite partie indivisible est appelée atome. Ainsi, les atomes constituent la plus petite partie de toute matière dans l' univers.
Les atomes sont composés d'électrons, de protons et de neutrons. Les protons et les neutrons forment le noyau atomique, d'une longueur d'environ 10 à 15 mètres. Les électrons gravitent autour du noyau, à la manière des planètes autour du soleil. Si l'on considère que le diamètre de l'atome est de quelques kilomètres, le noyau atomique a alors la taille d'une boule de billard.
Les électrons se situent entre le noyau et le cœur, à une distance d'environ 10⁻¹⁰ mètres. Entre le noyau et un électron, il y a de l'espace.
Les électrons, chargés négativement, se situent à la périphérie des atomes, tandis que les protons, chargés positivement, se trouvent au cœur du noyau atomique. Pour que les électrons continuent de circuler autour du noyau et ne s'échappent pas de l'atome, le noyau, chargé positivement, exerce une force d'attraction sur eux. Cette force, qui empêche les électrons de s'échapper de l'atome, est appelée force électrique.
En revanche, à l'intérieur du noyau atomique, les protons, chargés positivement, se repoussent mutuellement. Pour que les protons restent liés au noyau et ne se séparent pas de l'atome, une force doit les maintenir unis. Cette force, qui assure la cohésion des protons au sein du noyau atomique, est appelée force nucléaire.
La masse du proton est presque identique à celle du neutron. Environ 99.9 % de la masse atomique est concentrée dans le noyau, tandis que les électrons ont une masse infime. Masse de l'électron (m<sub>e</sub>) = 9.1093897 × 10<sup> -31</sup> kg, masse du neutron (m<sub>n</sub>) = 1.6749286 × 10<sup> -27</sup> kg, masse du proton (m<sub>p</sub>) = 1.6726231 × 10<sup> -27</sup> kg.
La quantité d'électricité
Les électrons sont chargés négativement, les protons positivement et les neutrons sont neutres. Les protons et les neutrons sont composés de quarks, dont la charge est respectivement environ 1/3 et 2/3 fois supérieure à celle de l'électron. Les quarks sont les plus petites particules constituant les atomes, mais à ce jour, aucun quark n'a été observé isolément.
La charge élémentaire est la charge d'un électron ou d'un proton. La charge électrique d'un objet est un multiple de cette charge. On parle alors de charge quantifiée. Par exemple, si la plus petite fraction de la monnaie en circulation est 1, alors la somme d'argent qu'une personne possède, exprimée en multiples de cette plus petite fraction, est également de 1. Par exemple, j'ai 2 et 3 euros.
La charge élémentaire d'un électron est –e et celle d'un proton est +e. La charge d'un objet est un multiple de e, soit 1.60 × 10⁻¹⁹ coulomb , et peut s'exprimer par Q = ± Ne. Q représente le nombre de charges, ± indique le type de charge, N est un entier et e = 1.60 × 10⁻¹⁹ coulomb.
Charge électrique dans les objets
Si un atome possède autant d'électrons que de protons, sa charge électrique totale est nulle ; cet atome est alors neutre. Le nombre de protons ou d'électrons dans un atome neutre est appelé numéro atomique (Z). Si le nombre d'électrons est supérieur au nombre de protons, l'atome est chargé négativement. Inversement, s'il est inférieur au nombre de protons, il est chargé positivement. Les atomes chargés négativement sont appelés ions négatifs, et les atomes chargés positivement, ions positifs. Le processus de gain ou de perte d'électrons par un atome est appelé ionisation. Lorsqu'on dit qu'un atome est chargé, on fait référence à sa charge nette. Par exemple, un atome possédant 10 électrons et 7 protons est chargé négativement car il a 3 électrons en excès. Sa charge nette est donc de 3, et ce type de charge atomique est dit négatif. Les figures 3, 7 et 10 ne sont que des exemples destinés à faciliter la compréhension. En réalité, la quantité de charge électrique d'un objet est un multiple de la charge de l'électron ou du proton.
Si un objet possède autant d'électrons que de protons, il est neutre (électriquement non chargé). S'il possède plus d'électrons que de protons, il est chargé négativement ; s'il possède moins d'électrons que de protons, il est chargé positivement. Un objet initialement neutre peut devenir chargé négativement en y ajoutant des électrons. Inversement, un objet peut devenir chargé positivement en réduisant le nombre d'électrons qui le composent.
