b) Mate ´ riaux conducteurs et isolants
A ` un stade e ´le ´mentaire, on peut se limiter a ` des conside ´rations simples
pour de ´finir le caracte `re isolant ou conducteur d’un mate ´riau.
Dans les mate ´riaux conducteurs (exemple des me ´taux), les e ´lectrons des couches atomiques pe ´riphe ´riques sont faiblement lie ´s aux
noyaux. L’agitation thermique favorise l’ionisation des atomes et
conduit a ` l’existence d’un gaz d’e ´lectrons presque libres. La densite ´
n (nombre d’e ´lectrons libres par unite ´ de volume) est l’un des parame `tres cle ´s qui gouverne le caracte `re conducteur d’un mate ´riau. Dans
les me ´taux usuels (cuivre, aluminium. . .) la densite ´ n est de l’ordre de
10
27 e ´lectrons par unite ´ de volume (n ¼ 10
27
.m
À3 ). Dans le cas des
conducteurs ioniques, c’est la densite ´ d’ions libres et leur mobilite ´ qui
de ´finit le caracte `re conducteur.
Dans les mate ´riaux isolants, les e ´lectrons sont solidement lie ´s aux
atomes. La densite ´ d’e ´lectrons libres est quasi-nulle. Parmi les mate ´riaux isolants, on peut citer les matie `res plastiques, le verre, la paraffine,
le papier ou encore le bois. Le terme die ´lectrique de ´signe aussi un
mate ´riau isolant.
Entre ces extre ˆmes, conducteurs et isolants, il existe des mate ´riaux
semi-conducteurs dont la densite ´ de porteurs libres est typiquement
dans la gamme de 10
17 a ` 10
23 m
À3
. Ce parame `tre de ´pend fortement du
taux de dopage des mate ´riaux semi-conducteurs (Si, Ge, GaAs. . .).
Le dopage d’un semi-conducteur tel que le silicium consiste, lors de sa
fabrication, a ` inclure des atomes tels que l’azote ou le bore en tre `s faible
quantite ´. Cette ope ´ration permet d’augmenter la densite ´ de porteurs libres.
Dans les expe ´riences d’e ´lectrisation par contact, la nature conductrice ou isolante du mate ´riau conditionne la distribution des charges
e ´lectriques sur le corps. Ainsi, une charge e ´lectrique exce ´dentaire
acquise par un corps isolant, reste localise ´e la ` ou ` elle a e ´te ´ de ´pose ´e.
Pour un corps conducteur, la charge e ´lectrique acquise se re ´partit sur
toute la surface du conducteur.
c) Conservation de la charge e ´ lectrique
Dans un proce ´de ´ d’e ´lectrisation par frottement, un chiffon de laine
et une baguette de verre, e ´changent des e ´lectrons qui sont arrache ´s
au verre et localise ´s sur l’e ´toffe de laine. La me ˆme quantite ´ de charge
mais de signe oppose ´ est donc porte ´e par chacun des corps. Cette
charge demeure constante tant que le corps reste isole ´ de tout
autre contact mate ´riel.
Dans un processus d’e ´lectrisation par influence, aucun contact
mate ´riel n’est ne ´cessaire. Le corps qui influence modifie uniquement
1.2
l Proprie ´te ´s e ´lectriques de la matie `re
7
A ` un stade e ´le ´mentaire, on peut se limiter a ` des conside ´rations simples
pour de ´finir le caracte `re isolant ou conducteur d’un mate ´riau.
Dans les mate ´riaux conducteurs (exemple des me ´taux), les e ´lectrons des couches atomiques pe ´riphe ´riques sont faiblement lie ´s aux
noyaux. L’agitation thermique favorise l’ionisation des atomes et
conduit a ` l’existence d’un gaz d’e ´lectrons presque libres. La densite ´
n (nombre d’e ´lectrons libres par unite ´ de volume) est l’un des parame `tres cle ´s qui gouverne le caracte `re conducteur d’un mate ´riau. Dans
les me ´taux usuels (cuivre, aluminium. . .) la densite ´ n est de l’ordre de
10
27 e ´lectrons par unite ´ de volume (n ¼ 10
27
.m
À3 ). Dans le cas des
conducteurs ioniques, c’est la densite ´ d’ions libres et leur mobilite ´ qui
de ´finit le caracte `re conducteur.
Dans les mate ´riaux isolants, les e ´lectrons sont solidement lie ´s aux
atomes. La densite ´ d’e ´lectrons libres est quasi-nulle. Parmi les mate ´riaux isolants, on peut citer les matie `res plastiques, le verre, la paraffine,
le papier ou encore le bois. Le terme die ´lectrique de ´signe aussi un
mate ´riau isolant.
Entre ces extre ˆmes, conducteurs et isolants, il existe des mate ´riaux
semi-conducteurs dont la densite ´ de porteurs libres est typiquement
dans la gamme de 10
17 a ` 10
23 m
À3
. Ce parame `tre de ´pend fortement du
taux de dopage des mate ´riaux semi-conducteurs (Si, Ge, GaAs. . .).
Le dopage d’un semi-conducteur tel que le silicium consiste, lors de sa
fabrication, a ` inclure des atomes tels que l’azote ou le bore en tre `s faible
quantite ´. Cette ope ´ration permet d’augmenter la densite ´ de porteurs libres.
Dans les expe ´riences d’e ´lectrisation par contact, la nature conductrice ou isolante du mate ´riau conditionne la distribution des charges
e ´lectriques sur le corps. Ainsi, une charge e ´lectrique exce ´dentaire
acquise par un corps isolant, reste localise ´e la ` ou ` elle a e ´te ´ de ´pose ´e.
Pour un corps conducteur, la charge e ´lectrique acquise se re ´partit sur
toute la surface du conducteur.
c) Conservation de la charge e ´ lectrique
Dans un proce ´de ´ d’e ´lectrisation par frottement, un chiffon de laine
et une baguette de verre, e ´changent des e ´lectrons qui sont arrache ´s
au verre et localise ´s sur l’e ´toffe de laine. La me ˆme quantite ´ de charge
mais de signe oppose ´ est donc porte ´e par chacun des corps. Cette
charge demeure constante tant que le corps reste isole ´ de tout
autre contact mate ´riel.
Dans un processus d’e ´lectrisation par influence, aucun contact
mate ´riel n’est ne ´cessaire. Le corps qui influence modifie uniquement
1.2
l Proprie ´te ´s e ´lectriques de la matie `re
7