5- MILIEUX CONDUCTEURS Et RÉGIMES TRANSITOIRES 5.

5- MILIEUX CONDUCTEURS Et RÉGIMES TRANSITOIRES 5.1. Notions sur les phénomènes de conduction 5.1. 1 Conducteurs et porteurs de charges o conducteur : corps à l'intérieur duquel les charges électriques peuvent se déplacer librement sous l'action d'une force aussi petite soit-elle. o porteurs de charges : particules ou groupement de particules chargées susceptibles de se déplacer en transportant de l'électricité. o sens conventionnel du courant = celui des porteurs de charges > 0 5.1. 1. 1 Conduction dans les solides Métaux : électrons libres (ou électrons de conduction) -> E sens conventionnel du courant Semi-conducteurs : électrons libres et trous -> E sens conventionnel du courant 5.1. 1. 2 Conduction dans les liquides Electrolytes : anions et cations -> E sens du courant électrode principe de l'électrophorèse 5.1. 1. 3 Conduction dans les gaz Gaz ionisés : électrons et cations 5.1. 2 Vecteur densité de courant Evaluons la charge électrique qui traverse par unité de temps une surface ?S : qi -> vi -> (vi ?t ) Durant ?t, traverseront ?S les particules contenues dans le cylindre -> de base ?S et de génératrice (vi ?t ) Notons ni : nombre de particules par unité de volume -> n : vecteur normal à la surface ?S -> -> ?S = ?S n : vecteur surface -> n ?S -> ->-> -> contient ni ( ?S ? vi ) ?t charges le cylindre ( ?S ? vi ) ?t qui transportent : -> -> ?iQ = q ni ( ?S ? vi )?t Sommons sur toutes les vitesses -> vi possibles : la charge totale ?Q ayant traversée ?S durant ?t est : ->-> ?Q = q ( ? ni vi ) ? ?S ?t Si N = nombre total de charges mobiles par unité de volume (quelle que soit leur vitesse) ; Par définition de la valeur moyenne : -> ? ni vi -> -> v = vi = i N ->-> ?Q = N q v ? ?S ?t D'où : En posant : -> -> ?Q -> -> = j ? ?S ?t on obtient : j = Nq v -> On appelle j le vecteur densité de courant Expressions du vecteur densité de courant : Métal -> -> j = -n e v n : densité volumique des électrons libres, -e : charge d'un électron (1,6.10-19C), -> v : vitesse moyenne des électrons. Semi-conducteur -> -> -> j = n+ e v+ - n- e v- -> n+ : densité volumique des trous, v+ : leur vitesse -> n-: densité volumique des électrons, v- : leur vitesse. Les contributions des 2 types de porteurs s'ajoutent -> -> j = ? ni qi vi ions Electrolyte 5.1. 3 Intensité On appelle intensité d'un courant électrique à travers une surface, la charge totale qui la traverse par unité de temps. Soit : ->-> ->-> I = ?? j ? dS = ?? j ? n dS S S L'intensité du courant traversant une surface orientée ?S est égale -> au flux de j à travers ?S. Unités SI: l'ampère A est l'intensité d'un courant qui transporte une charge d'un coulomb par seconde. Application : Ordre de grandeur de la vitesse d'un porteur de charge Vitesse des ...