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an electron
En physique, il est probable que vous ayez rencontré « l’électron-volt », de symbole $eV$.

L’électron-volt (ou électronvolt) est une unité d’énergie. Ce n’est pas l’unité d’énergie du système international, qui est le joule. On définit de façon usuelle :

$$1\text{ }eV = 1,602\times10^{-19}\text{ }J$$

Une valeur plus précise est donnée sur Wikipedia.
On remarque que l’électron-volt représente une quantité d’énergie très faible, aussi cette unité n’est donc utilisé que dans un domaine qui s’y prêtent le mieux : la physique des particules.

La définition de l’électron-volt est la suivante :

L’électron-volt est définie comme étant l'énergie cinétique acquise par un électron accéléré depuis le repos par une différence de potentiel d'un volt.

En gros, vous prenez deux plaques métalliques parallèles, que vous soumettez à une différence de potentiel d’un volt. Un électron qui se détache de la plaque négative va alors accélérer vers la plaque positive, et l’énergie cinétique acquise par l’électron au cours de l’accélération est alors égale à un électron-volt :

electron-volt
Si vous voulez une analogie plus simple à comprendre, imaginez une pomme que vous lâchez d’une hauteur d’un mètre. Quand la pomme touche le sol, elle a accéléré d’une vitesse $v$. L’énergie cinétique de la pomme sera alors égale à ce qu’on peut appeler « 1 pomme-terre », c’est à dire l’énergie cinétique acquise par une pomme, tombant dans le champ gravitationnel terrestre, d’une hauteur d’un mètre : pour une pomme de 200 grammes, ça fait environ 1,96 joule, et la vitesse d’impact est de 4,43 ms⁻¹.

L’électron-volt est parfois utilisée pour désigner une masse : on dit ainsi que la masse de l’électron est de 511 kiloélectronvolt (keV), ou que celle du proton est 938 mégaélectronvolt (MeV). La raison à cela est l’équivalence masse-énergie, selon la célèbre équation $E=mc^2$ : la masse d’un corps est équivalente à une énergie à une constant près ($c^2$). En effectuant un changement de variable, on peut alléger l’écriture et on dit que la masse de la particule vaut 511 keV (la constante étant sous-entendue).

De la même façon, avec d’autres constantes (de Planck, de Boltzmann…) on peut exprimer températures, durées, longueurs, quantité de mouvements… en utilisant l’électron-volt.

photo d’illustration de Peter Zuco

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Frank a dit :

Question bête, mais du coup dans "champ d'accélération" il va avoir une vitesse de plus en plus rapide non ? La vitesse finale si les deux plaques sont distantes de 1cm sera plus faible qu si elles sont distantes de 1m ? Du coup l'énergie est différente

Ou alors comme le champ étant borné, l'énergie finale acquise sera la même quelque soit la distance ?

Désolé, pas physicien ;-)

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Le Hollandais Volant a dit :

@Frank : Dans les deux cas, qu’on accélère lentement sur une distance de 2 mètres ou rapidement sur une distance de 1 centimètre, la vitesse finale reste identique.

Pour reprendre une analogie avec la gravitation, on peut voir deux cyclistes sur deux routes descendantes : l’un est sur une descente de 500 mètres avec une pente de 1 %, l’autre est sur une descente de 50 mètres avec une pente de 10 %. Sans tenir compte des pertes par frottements, quel cycliste ira le plus vite à l’arrivée ? Réponse : aucun, les deux iront à la même vitesse.
En fait, les dénivelés sont de 5 mètres dans les deux cas, donc l’énergie potentielle (qui ne dépend que du dénivelé) est également identique dans les deux cas. Donc lest énergies cinétiques gagnées par les cyclistes sont également les mêmes.

Pour en revenir aux électrons, dans le cas de deux plaques très proches, l’intensité du champ électrique est bien plus forte (100 V/m au lieu de 1 V/m), mais il ne faut pas oublier que la particule se déplace sur la distance entre les deux plaques, et si cette distance est raccourcie, alors la distance d’accélération est également raccourcie (l’accélération est plus rapide dans le temps, mais moins longue en distance, et au final la vitesse est identique).

Du moment que la différence de potentiel reste identique, l’énergie cinétique gagnée reste identique aussi, quelque soit la distance : la hausse de l’intensité du champ électrique est automatiquement contrebalancée par la diminution de la distance.

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marguil a dit :

J'aime bien vos réaction,:dite moi j'aie encore du mal a comprendre l'électricité,:c'est seulement un déplacement d'électron?,:les noyaux restent fixe?

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Le Hollandais Volant a dit :

@marguil : oui. Seulement les électrons sont en déplacement.

En fait, les électrons sont situés autour du noyau, sous la forme de couches.
Seuls les électrons sur la ou les couches externes se déplacent, et sautent d’un atome à l’autre de la borne − vers la borne +.

Bien-sûr, ceci n’est valable que pour les éléments conducteurs. Dans un isolant (plastique, caoutchouc…) les électrons sont tous occupés pour faire les liaisons atomiques, il n’y a donc pas d’électrons libres et le courant ne peut pas passer.


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