Charge is Quantised — Q = Ne
Affichez une charge et regardez-la divisée par la charge élémentaire. Quand le résultat tombe juste, on vous montre autant d'électrons ; quand ce n'est pas le cas, on vous montre la fraction d'électron qui ne peut pas exister.
Comment utiliser cette simulation
- Faites glisser la commande de charge et regardez N = Q/e se mettre à jour
- Appuyez sur 1,6×10⁻¹⁸ C pour obtenir un nombre entier net d'électrons
- Appuyez sur 1,6×10⁻²⁰ C pour voir une charge plus petite que le quantum lui-même
- Appuyez sur 1,8×10⁻¹⁸ C pour une valeur qui se divise en fraction et se révèle donc impossible
Ce qu’il faut observer
- Seules les valeurs entières de N correspondent à une charge physiquement possible
- 1,6 × 10⁻²⁰ C serait un dixième d'électron : sous le quantum, donc exclu
- 1,8 × 10⁻¹⁸ C se divise en 11,25 électrons, et c'est ce quart de trop qui le rend impossible
- La plus petite charge non nulle admissible est e elle-même, pour N = 1
- Les grandes charges ont un N si énorme que la quantification cesse d'être visible
La physique derrière
La charge n'existe qu'en multiples entiers de la charge élémentaire e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C, si bien que toute charge observable vérifie Q = Ne avec N entier positif. Diviser une charge proposée par e est donc une vérification autant qu'un calcul : 1,6 × 10⁻¹⁸ C donne N = 10 et est admissible, tandis que 1,6 × 10⁻²⁰ C exigerait un dixième d'électron et ne peut pas se produire. Le quantum est si petit que les courants ordinaires mettent en jeu des N de l'ordre de 10¹⁸ et au-delà, ce qui explique que la charge paraisse continue hors du laboratoire.