CHAPITRE 7 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES DANS L’ARQS
La charge électrique est une grandeur scalaire positive ou négative vérifiant les propriétés
suivantes.
• Elle peut exister sous deux formes qu’on qualifie de positive et de négative. Le choix de
l’électron comme porteur d’une charge négative est purement conventionnel, mais admis
de tous. Une charge sera donc positive si elle est attirée par un électron et négative si elle
est repoussée par ce dernier. Ceci permet de satisfaire les phénomènes d’attraction et de
répulsion observés expérimentalement.
• La charge électrique est une grandeur additive dans la même acceptation que celle qui
sera adoptée en thermodynamique : la charge ne dépend que de l’état du système et elle est
égale à la somme algébrique des charges élémentaires qui la constituent. On peut formuler
cette définition en considérant un système formé de l’association de deux sous-systèmes,
l’un de charge électrique q 1 , l’autre de charge électrique q 2 . La charge totale q du système
est q = q 1 + q 2 .
• La charge électrique est une grandeur conservative au sens où la charge électrique totale
d’un système isolé est constante au cours du temps. Les variations de la charge d’un système ne sont donc dues qu’aux échanges avec l’extérieur. Pour un système isolé, il n’y a ni
création ni disparition de charges, sa charge électrique ne varie pas.
• La charge électrique se mesure en coulomb, unité de symbole C.
• Les lois de l’électrolyse découvertes par Michael Faraday (1791-1862) s’interprètent par
l’existence d’une charge électrique élémentaire notée e = 1, 6.10 −19 C . L’ensemble des
expériences qui ont été réalisées à ce jour indique que toute charge électrique rencontrée
dans la nature est un multiple entier de cette charge, ce qui justifie le fait de parler de
charge élémentaire : q = ±Ze avec Z ∈ Z. On introduit ainsi la notion de quantification de
la charge électrique : celle-ci ne peut prendre qu’un certain nombre de valeurs qui sont les
multiples de la charge élémentaire. Cette idée de la quantification de la charge électrique
est apparue lors de la découverte de la structure de l’atome. La charge élémentaire joue
donc le rôle de quantum pour les charges électriques.
• Le fait d’attribuer un signe + ou un signe − à une charge ou à un porteur de charge est
une pure convention mais il est important de s’y conformer afin que tout le monde parle le
même langage.
1.2 Porteurs de charges
a) Rappel sur les atomes
La matière est constituée d’atomes qui sont formés :
• d’un noyau comportant :
– des neutrons, particules non chargées, de masse m n = 1, 675.10
−27 kg,
– des protons, particules chargées positivement par convention, leur charge étant la valeur
de la charge élémentaire q p = e = 1, 6.10 −19 C et de masse m p = 1, 673.10 −27 kg,
• d’un cortège électronique constitué d’électrons qui sont des particules chargées négativement par convention, dont la charge est en valeur absolue la charge élémentaire q e = −e =
−1, 6.10 −19 C et de masse m e = 9, 109.10 −31 kg.
Les atomes sont électriquement neutres : leur charge totale est nulle et il y a donc autant de
protons que d’électrons dans les atomes.
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La charge électrique est une grandeur scalaire positive ou négative vérifiant les propriétés
suivantes.
• Elle peut exister sous deux formes qu’on qualifie de positive et de négative. Le choix de
l’électron comme porteur d’une charge négative est purement conventionnel, mais admis
de tous. Une charge sera donc positive si elle est attirée par un électron et négative si elle
est repoussée par ce dernier. Ceci permet de satisfaire les phénomènes d’attraction et de
répulsion observés expérimentalement.
• La charge électrique est une grandeur additive dans la même acceptation que celle qui
sera adoptée en thermodynamique : la charge ne dépend que de l’état du système et elle est
égale à la somme algébrique des charges élémentaires qui la constituent. On peut formuler
cette définition en considérant un système formé de l’association de deux sous-systèmes,
l’un de charge électrique q 1 , l’autre de charge électrique q 2 . La charge totale q du système
est q = q 1 + q 2 .
• La charge électrique est une grandeur conservative au sens où la charge électrique totale
d’un système isolé est constante au cours du temps. Les variations de la charge d’un système ne sont donc dues qu’aux échanges avec l’extérieur. Pour un système isolé, il n’y a ni
création ni disparition de charges, sa charge électrique ne varie pas.
• La charge électrique se mesure en coulomb, unité de symbole C.
• Les lois de l’électrolyse découvertes par Michael Faraday (1791-1862) s’interprètent par
l’existence d’une charge électrique élémentaire notée e = 1, 6.10 −19 C . L’ensemble des
expériences qui ont été réalisées à ce jour indique que toute charge électrique rencontrée
dans la nature est un multiple entier de cette charge, ce qui justifie le fait de parler de
charge élémentaire : q = ±Ze avec Z ∈ Z. On introduit ainsi la notion de quantification de
la charge électrique : celle-ci ne peut prendre qu’un certain nombre de valeurs qui sont les
multiples de la charge élémentaire. Cette idée de la quantification de la charge électrique
est apparue lors de la découverte de la structure de l’atome. La charge élémentaire joue
donc le rôle de quantum pour les charges électriques.
• Le fait d’attribuer un signe + ou un signe − à une charge ou à un porteur de charge est
une pure convention mais il est important de s’y conformer afin que tout le monde parle le
même langage.
1.2 Porteurs de charges
a) Rappel sur les atomes
La matière est constituée d’atomes qui sont formés :
• d’un noyau comportant :
– des neutrons, particules non chargées, de masse m n = 1, 675.10
−27 kg,
– des protons, particules chargées positivement par convention, leur charge étant la valeur
de la charge élémentaire q p = e = 1, 6.10 −19 C et de masse m p = 1, 673.10 −27 kg,
• d’un cortège électronique constitué d’électrons qui sont des particules chargées négativement par convention, dont la charge est en valeur absolue la charge élémentaire q e = −e =
−1, 6.10 −19 C et de masse m e = 9, 109.10 −31 kg.
Les atomes sont électriquement neutres : leur charge totale est nulle et il y a donc autant de
protons que d’électrons dans les atomes.
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