Les deux sens du courant

Tu relies une petite lampe aux bornes d’une pile, ses deux bouts marqués + et −, par deux fils. La pile est la source qui pousse les charges dans la boucle ; on l’appelle aussi le générateur. La boucle est fermée, la lampe s’allume, le courant passe. Le courant, c’est la charge qui passe chaque seconde en un point de la boucle. Sur le schéma, le dessin de cette boucle, la flèche qui marque le sens du courant part du plus, traverse la lampe et revient au moins. Dans les fils, pourtant, les électrons libres font le chemin inverse. Lequel a raison ?

Vers 1747, à Philadelphie, Benjamin Franklin imagine un fluide présent dans toute matière. Un corps où il abonde est « plus », un corps où il manque est « moins », et le fluide coule du trop vers le manque. Frotter du verre sur une étoffe en fait passer de l’un à l’autre, mais rien ne disait vraiment dans quel sens. Franklin a parié que le verre était plus et l’étoffe moins. Ce pari est devenu une convention, un choix fait une fois pour tous : le sens conventionnel du courant va du plus vers le moins.

Un siècle et demi plus tard, en 1897, le physicien anglais J. J. Thomson trouve les électrons, des grains minuscules de charge négative selon l’étiquette de Franklin, puisqu’ils sont chargés comme l’étoffe qui a frotté le verre. On comprendra ensuite qu’ils bougent dans les métaux.

Le pari était perdu. Le verre frotté, que Franklin croyait en trop, a cédé des électrons. Dans la pile aussi, la borne moins a des électrons en trop et les repousse ; la borne plus en manque et les attire. Hors du générateur, dans les fils et la lampe, les électrons vont donc du moins vers le plus. On précise « hors du générateur » parce que dedans, c’est autre chose, que raconte Qui porte le courant.

Personne n’a changé les signes, et on n’en avait pas besoin. Prends un point du fil entre la lampe et la borne plus. Chaque seconde, des électrons y passent vers la borne : du côté de la lampe, on perd du négatif, du côté de la borne, on en gagne. Une charge positive égale qui passerait en sens inverse laisserait le même bilan, puisque perdre du négatif, c’est gagner du positif. Le courant, la charge passée en ce point, est donc le même dans les deux récits, et les calculs que tu feras donnent le même résultat.

Les deux sens sont vrais. Hors du générateur, le sens conventionnel va du plus vers le moins ; c’est celui des schémas, et des composants que tu verras plus tard, comme la diode, portent une flèche qui le suit. Les électrons, ce qui bouge dans le fil, vont du moins vers le plus.

À retenir

Hors du générateur, le courant conventionnel va du plus vers le moins, les électrons du moins vers le plus : c’est le même courant.

À faire

Les exercices : ce texte en prépare le niveau 1. La troisième question demande l’ampère et le coulomb, qui viennent en 1.2, et la charge de l’électron.