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03_charge_electrique_champs_electrique.md

+# La charge électrique et le champs électrique
+
+Les forces électriques sont omniprésentes dans notre vie de tous les jours.
+Elles permettent d'allumer des ampoules, de faire fonctionner les 
+ordinateurs, de faire tourner des moteurs, ... Elles sont aussi
+responsables des interactions inter-atomiques pour que des amas d'atomes 
+formes des solides ou les liquides. En réalité un certain nombre des
+forces que nous avons considéré dans le chapitre précédent sont
+le résultat des interactions électrique au niveau atomique (la force de
+frottement par exemple).
+
+## L'électricité statique et la conservation de la charge électrique
+
+Lorsqu'on frotte un ballon de baudruche contre sa tête, on constate
+que les cheveux ont tendances à rester attachés au ballon
+plutôt que de tomber vers le sol sous l'effet de la gravité.
+On dit aujourd'hui que les cheveux se dresse sous l'effet de l'**électricité statique**.
+En réalité sous l'effet du frottement le ballon comme les cheveux deviennent "chargés":
+il possèdent une **charge électrique**.
+
+Il existe *deux* types de charges électriques: la charge *positive* et la charge *négative*.
+Des objets possédant une charge de *même* type ont tendance à se repousser,
+alors que ceux possédant des charges *opposées*
+ont tendance à se repousser mutuellement.
+
+L'expérience de charger un objet en le frottant peut amener à charger positivement ou 
+négativement un objet. Ainsi, on dit qu'une baguette en verre est chargée *positivement*,
+alors qu'une baguette en plastique est chargée *négativement*. Ce choit est totalement arbitraire
+et a été choisi par B. Franklin (au 18e siècle) qui a été un des premiers à faire ce type d'expériences.
+
+Avant de frotter ses cheveux contre un ballon et de rendre les cheveux et le ballon chargé,
+on constate qu'il n'y a pas d'attraction particulière entre ces deux objets. Cela signifie
+que ni l'un ni l'autre ne sont chargés. En fait le frottement va donner une charge 
+*égale et opposée* à chaque objet.
+
+Cela est une conséquence de la loi de la conservation de la charge électrique qui dit que
+
+* La charge totale produite par un processus est nulle,
+
+ou en d'autre termes
+
+* Aucune charge ne peut être créée ou détruite.
+
+En pratique cela signifie que si une région de l'espace acquière une charge positive
+une autre région aura acquis dans le même temps la même charge mais négative.
+
+---
+
+#### Question {-}
+
+Connaissez-vous d'autres lois de conservation?
+
+---
+
+## La charge électrique dans les atomes
+
+Un modèle simplifié d'un atome postule qu'un atome possède un noyau chargé positivement (composé de 
+protons et de neutrons, ces derniers n'ont pas de charge) autour duquel tournent les électrons chargés négativement (voir @fig:bohr). Les protons ont exactement la même charge électrique que les électron
+mais inversée. Ainsi les atomes n'ont pas une charge nette.
+
+![Illustration du modèle de l'atome de Bohr. Source: [Wikipedia](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/Blausen_0342_ElectronEnergyLevels.png)](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/Blausen_0342_ElectronEnergyLevels.png){#fig:bohr width=40%}
+
+Sous l'effet du frottement (entre autres) un atome peut perdre ou gagner des électrons.
+Il devient ainsi positivement ou négativement chargé (respectivement),
+et est appelé un *ion*. Les atomes dans un solide ont une structure
+cristalline (ils ne peuvent quasiment pas bouger). De plus dans des isolants
+les électrons sont également fortement attachés à leurs noyaux, alors que dans
+des conducteurs ils sont libres de se mouvoir à la surface du solide. Ainsi,
+lorsqu'on frotte un isolant (un ballon) avec un autre isolant (les cheveux),
+des électrons sont transférés de l'un vers l'autre ce qui conduit
+à un transfère net de charge. Cette charge nette ne dure pas indéfiniment
+car les électrons en trop sont diffusés dans l'air, attirés par les molécules d'eau
+en général.
+
+## Isolants et conducteurs
+
+Si nous sommes en présence de deux objets métalliques. Un chargé électriquement
+et un autre neutre et qu'on connecte les deux objets à l'aide
+d'un fil métallique, on constate que l'objet non chargé devient rapidement chargé.
+A l'inverse si on connecte les deux objets métalliques avec
+un morceau de plastique, la charge de l'objet neutre ne changera pas.
+
+Les objets métalliques sont de bons *conducteurs* d'électricité, alors que
+le plastique est un *isolant* (il conduit mal l'électricité). Il existe également
+une sorte intermédiaire qui est à mi-chemin entre isolant et conducteur: 
+les *semi-conducteurs*. Le silicium entre dans cette catégorie par exemple.
+Nous parlerons des semi-conducteurs plus tard dans ce cours.
+
+La différence entre isolant et conducteur au niveau atomique est la suivante.
+Les électrons dans un isolant sont très fortement attachés au noyaux. Pour un conducteur
+en revanche, certains électrons ont un lien beaucoup plus faible avec le noyau
+et peuvent se déplacer librement à la surface du matériau conducteur (mais pas s'en détacher).
+Ces électrons sont appelés *électrons libres*. Ainsi, un matériau chargé qui entre en contact
+avec un conducteur, va avoir pour effet de déplacer les électrons de celui-ci.
+Si la charge est positive, les électrons se déplaceront vers le la charge,
+à l'inverse il s'en éloigneront si la charge est négative.
+
+Pour en revenir à notre exemple du début de la section, lorsqu'un
+conducteur neutre, $N$, est mis en contact avec un autre conducteur chargé positivement, $C$,
+le conducteur $N$ deviendra également positivement chargé. 
+En effet, lorsque $N$ et $C$ sont mis en contact les électrons de $N$
+sont attirés par la charge positive de $C$, et certains passeront de $N$ à
+$C$, diminuant la charge nette de $C$ et augmentant la charge positive
+de $N$, jusqu'à ce que $N$ et $C$ aient la même charge. Ce processus
+est appelé charge par *conduction* car les deux conducteurs sont en contact
+direct.
+

Makefile

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