Terminale Science de l'ingénieur - Génie électrique

L'électricité ou l'électronique n'est pas évidente à cerner. Le courant électrique ne se voit pas mais on peut observer ses effets. Ainsi souvent les élèves ont du mal à distinguer ce qu'est le courant électrique et la tension électrique. Tous se passe au niveau de l'atome. L'atome est en théorie la plus petite partie de matière pouvant se combiner avec un autre. L'on sait maintenant grâce aux accélérateurs de particules que le proton et le noyau sont constitués de particules plus élémentaires, les fermions qui renferment les quarks et les leptons.\( \newline\)

Les quarks et les leptons sont deux types de particules élémentaires qui constituent la matière selon le modèle standard de la physique des particules. Ils présentent plusieurs différences fondamentales.\( \newline\)

Les quarks sont des particules qui interagissent via les trois forces fondamentales :

• les interactions fortes,

• les interactions électromagnétiques,

• les interactions faibles.

\(\newline\)

Les leptons, en revanche, sont insensibles aux interactions fortes et ne forment pas de particules composites. Ils interagissent principalement via les interactions électromagnétiques et faibles. \(\newline\)

Les leptons possèdent une charge électrique entière (soit -1, 0 ou +1) ou sont neutres, comme les neutrinos. Les leptons les plus connus sont l'électron, le muon, le tau et leurs neutrinos associés. Contrairement aux quarks, les leptons peuvent exister seuls dans la nature. \(\newline\)

Les bosons sont des vecteurs qui permettent aux forces d'agir sur les particules. Ainsi en 2012 une expérience avec un accélérateur de particules a permis de prouver l'existence du boson de Higgs qui confère la masse aux particules. \(\newline\)

.\( \newline\)

En physique, et également en sciences de l'ingénieur, on utilise des modèles pour décrire ce que nous observons expérimentalement. Ce dessous trois modèles sont proposés pour l'atome. Le modèle de Bohr est plus précis et permet d'observer que les électrons occupent des positions quantifiées autour de l'atome. Cela est en correspondance avec la mécanique quantique. Vous pouvez observer que dans un monde parfait l'atome est électriquement neutre, autant de charges positives que de charges négatives. \(\newline\)

.\( \newline\) Comprendre l'électricité, c'est comprendre ce qu'il se passe à l'échelle atomique. A cette échelle de l'ordre de l'Ångström (10^-10 m), les lois de la mécanique quantique sévissent et comme le disait Richard Feynman : « Si vous croyez comprendre la mécanique quantique, c’est que vous ne la comprenez pas ». \(\newline\)