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Charge élémentaire et neutralité de la matière

Nous sommes de plus constitués essentiellement de protons et d'électrons (ainsi que de neutrons, mais comme leur nom l'indique, ils sont neutres, et la force électrique n'a aucun effet sur eux, donc on peut "les oublier" tant qu'on parle de force électrique). Les protons composent les noyaux des atomes, et ils sont positifs. Ils ont chacun une charge notée e, pour ne pas avoir à écrire 1,6.10^-19 Coulomb à chaque fois. C'est ce qu'on appelle la charge élémentaire.

Les électrons ont exactement la charge opposée : -1,6.10^-19 C, soit -e. C'est une propriété remarquable. En tous les cas, c'est la force électrique qui explique que les électrons, négatifs, "tournent" autour des noyaux des atomes, qui sont positifs. Les électrons sont attirés par le noyau et donc restent avec lui, pour former les atomes. Donc c'est la force électrique qui explique pourquoi les atomes existent ! On dit d'ailleurs que les atomes sont neutres.

En effet, si on prend un noyau avec un certain nombre de protons, il attire les électrons. Tant qu'il y a moins d'électrons autour du noyau que de protons dans le noyau, la force électrique exercée par le noyau et qui attire un électron passant près de là est plus grande que celle des électrons qui repousserait un nouvel arrivant.

Comme électrons et protons ont des charges exactement opposées, cela signifie qu'un atome, avec exactement autant d'électrons que de protons, n'attire plus les électrons qui passent à proximité : l'effet attractif du noyau est compensé pile poil par l'effet répulsif des électrons. On dit que l'atome est neutre.

Les atomes sont donc neutres, et comme la matière est constituée surtout d'atomes, on peut dire que la matière, en général est neutre : c'est pour cela qu'on ne constate pas si nettement que ça les effets à notre niveau de la force électrique. Les atomes sont neutres, donc ne génèrent pas de champs électriques importants. Le champ électrique qui nous entoure est donc plutôt faible ! Et donc on ne constate pas tellement les effets à notre échelle des champs électriques. Sauf bien sûr quand on frotte du plastique contre un pull, ou lors des orages.

Pour calculer la charge globale d'un objet, il suffit donc de faire la somme des charges des particules qui le constituent. Prenons par exemple un sac plastique que vous avez frotté contre un pull en laine. Il est chargé : il a perdu ou gagné des électrons, au profit du pull en laine. Donc sa charge est forcément un multiple de la charge élémentaire ! De façon générale, la charge d'un objet est donc un multiple de la charge élémentaire, puisque la matière est constituée d'électrons et de protons.

Pour continuer, il faut avoir à l'esprit que bien que les atomes soient neutres, ils n'en sont pas moins sensibles au champ électrique, car composés de charges. C'est ce qui explique qu'un filet d'eau puisse être dévié par un champ électrique, et ce qui explique comment interagissent les moélcules qui nous composent.