| E1 | Electrisation - Charges électriques |
| L'électrisation | Charges électriques | Interprétation des expériences |
| Conducteurs et isolants | Décharges électriques | QTP (FAQ) |
| Historique | La foudre | Applications |
Observations:
| Vous avez tous observé, un
jour, en vous peignant, que vos cheveux étaient attirés
par le peigne. Le même phénomène d'attraction
apparaît lorsque vous déballez un article enveloppé de
cellophane. Le peigne, la feuille de
cellophane se sont électrisés. Ces phénomènes sont connus depuis l'Antiquité. Vingt-six siècles avant J.C. (Joliot-Curie), Thalès de Milet s'amusait à frotter de l'ambre jaune avec une peau de chat. (Voir Historique) |
Electrisation
par frottement (triboélectricité)
| Si l'on frotte une baguette (verre, ébonite, matière plastique...) contre un chiffon quelconque (tissu de laine, drap, peau de chat) on observe que la baguette est capable d'attirer de menus objets (cheveux, duvet, confettis) | |
| C'est le frottement qui a provoqué l'électrisation |
Electrisation
par contact
| Un pendule électrostatique est
constitué d'une boule légère (moelle de sureau,
polystyrène expansé...) recouverte d'une couche
conductrice (feuille d'aluminium, graphite) suspendue à
une potence par un fil. Lorsqu'on approche une baguette électrisée du pendule, la boule est attirée par la baguette. Après contact avec la baguette, la boule est repoussée. |
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| La boule est repoussée parce qu'elle s'est électrisée par contact avec la baguette |
Electrisation
par influence
| Un électroscope à feuilles
est constitué d'une tige métallique supportant deux
feuilles étroites et très fines d'or ou d'aluminium.
L'ensemble est placé dans une enceinte transparente et
isolante (verre) Lorsqu'on approche une baguette électrisée de l'électroscope (sans le toucher), les feuilles de l'électroscope s'écartent. Si on éloigne la baguette, les feuilles retombent. |
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| Les feuilles se repoussent parce qu'elles sont électrisées sous l'influence de la baguette |
On dit que les corps sont électrisés à cause de la présence de charges électriques extrêmement petites
| Si on électrise un pendule électrostatique par contact avec une baguette chargée, et que l'on approche successivement d'autres baguettes électrisées, on s'aperçoit que la boule du pendule est soit attirée, soit repoussée par les diverses baguettes | ||
| On peut donc en déduire qu'il existe deux sortes de charges électriques |
Il existe deux sortes de charges électriques: les charges positives et les charges négatives
| Deux corps
portant des charges de même signe se repoussent Deux corps portant des charges de signes contraires s'attirent |
Mais où se trouvent ses charges électriques?
Les électrons
| Tout corps contient à la fois des charges positives
et des charges négatives. Les charges négatives sont portées par des particules très petites et identiques appelées électrons. Les charges positives sont portées par des particules très petites contenues dans le noyau des atomes: les protons Dans un corps neutre les charges positives et les charges négatives se compensent. La charge totale est nulle |
Unité de
charge électrique:
| L'unité de charge électrique est le coulomb
(symbole: C) Un électron a une charge négative -e = - 1,6 x 10-19 coulombs Il faut donc 6,24 x 1018 électrons pour obtenir une charge de -1 C |
3) Interprétation des expériences
Electrisation
par frottement
| Lorsqu'on frotte deux corps l'un contre l'autre, l'un
arrache des électrons à l'autre. Le corps qui possède un excès d'électrons est chargé négativement. Le corps qui a perdu des électrons est chargé positivement Exemple: le verre frotté contre la laine se charge positivement car la laine lui arrache des électrons Comment savoir lorsqu'on frotte deux corps celui qui arrachera des électrons à l'autre? Voir liste triboélectrique: (exemple: peau de lapin, verre, laine, peau de chat, coton, ébonite, plexiglas, nylon) |
Electrisation
par contact
| Lorsqu'un corps négatif touche un corps neutre, des
électrons peuvent passer sur le corps neutre qui devient
ainsi négatif. Lorsqu'un corps positif touche un corps neutre, il attire des électrons du corps neutre qui devient alors positif |
Electrisation
par influence
| Dans l'expérience précédente l'électroscope, sans
contact avec la baguette, n'a pas pu se charger. Il est
globalement neutre. Si les lamelles se sont écartées,
c'est que des charges électriques se sont
déplacées à l'intérieur du métal. Il s'agit
d'électrons libres. Si la baguette
est négative, elle repousse les électrons libres de
l'électroscope. Ces électrons se retrouvent en excès
dans les lamelles qui deviennent négatives et se
repoussent. (voir schéma ci-contre) |
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| Un conducteur est un corps dans
lequel les charges électriques peuvent se
déplacer (exemple: les métaux) Un isolant est un corps dans lequel les charges électriques ne peuvent pas circuler (exemple: verre, matière plastique) |
Lorsque deux corps, fortement chargés de signes contraires, sont séparés par un isolant (gaz), une décharge peut se produire entre les deux corps: On observe une étincelle due au passage des charges électriques à travers l'isolant.
(Pour plus de renseignements, voir la foudre et les applications)
