Introduction : êtes vous devin ?

Mais c’est quoi ce binz !

Poser les doigts sur le papier alu de façon à être sur qu’il soit déchargé

1 ) Que se passe-t-il si on approche une règle en plastique ? Rien

On frotte la règle sur sa manche d ’un pull en laine prétextant qu’elle est sale .

2 ) On reprend : Que se passe-t ’il si on approche maintenant la règle ?

Le morceau de papier alu est attiré par la règle chargée ( le fait de la frotter crée des charges ), attraction par polarisation induite du papier alu .

La règle entre en contact avec le papier .

3 ) On reprend : Que se passe-t ’il si on approche maintenant la règle ?

Le morceau de papier alu chargé par contact avec la règle est cette fois ci repoussé puisque la charge de la règle est de la même nature que celle du papier

alu .

On frotte la règle avec ses mains ( ou on la retourne ) .

4 ) On reprend : Que se passe-t ’il si on approche maintenant la règle ?

Rien La règle est déchargée ( puisque la main est conductrice ) ou bien chargée localement dans la zone seulement frottée .

Seul le papier alu est chargé.

Pâte à modeler

Paille plastique coudée

Fil de pèche en nylon ou fil de couture très fin ( ne pas utiliser de fil de

cuisine : celui ci se charge et pose des

problèmes )

Rectangle de papier alu de 2 cm2 plié en 2

sur le fil

Matos maison

Pendule électrostatique n°1

EXP 1

Pourquoi certains corps s’électrisent ils ? Charge par frottement

On montre que 2 charges de même signe se repoussent .

Lorsqu’on approche un bâton d’ébonite frotté avec de la laine , répulsion vis à vis du morceau de paille : donc chargée de même signe

A l’inverse , lorsqu’on approche un bâton de verre frotté de la laine , attraction vis à vis du morceau de paille : donc de charges contraires

La laine peut donc charger un corps positivement ou négativement : cela dépend du matériau du corps en vis à vis

Vue de profil

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- -

- -

Vue sur écran de TV

Bout de paille chargé par frottement avec laine

On approche une autre paille chargée par frottement avec laine

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- - Pendule électrostatique n°2

EXP 2

Charge par contact : machine de Wimshurt

Pour charger les sphères , les éloigner l’une de l’autre .

Tourner la manivelle : les 2 sphères se chargent ( frottement )

Position A : bruit d ’éclatement seulement , pratiquement continu

Position B : les bouteilles de Leyde ( condensateur ) se chargent ( stockent des charges électriques ) : les éclatements sont discontinus ,

les décharges plus violentes .

L ’air est conducteur pour des tensions très élevées : molécules ? ionisés de couleur bleue .

Ne pas oublier de réaliser le contact entre les 2 sphères après chaque expérience .

Position A Position B

EXP 2 bis

Pourquoi certains corps s’électrisent ils ? « Electrisation par polarisation induite »

- -

- + - +

+ +

+ - + -

Lorsqu’on frotte un bâton d’ébonite avec une pelote de laine , des électrons sont arrachés à celle ci et se déposent sur le bâton : celui ci devient chargé négativement . Simultanément la laine devient chargée positivement ( les 2 corps étant neutres initialement )

ébonite frottée avec une peau de chamois

verre frotté avec laine

Les charges n’apparaissent que dans la zone de frottement : pas de délocalisation des électrons sur la surface .

L’aluminium reste neutre mais les électrons sont repoussés par l ’approche des charges négatives portées par le bâton et se déplacent dans le conducteur . Des charges de signes contraire apparaissent donc globalement en face du bâton .

Peut-on électriser n'importe quel corps par frottement? L'électrisation peut se produire quels que soient les corps en présence, conducteurs ou isolants, solides ou gaz. Par exemple une carrosserie d'automobile s'électrise par frottement contre l'air. Mais les charges ne restent localisées que sur les isolants. Sur les conducteurs elles se répartissent sur toute la surface et on constate une décharge rapide. Si on frotte l'un à l'autre deux corps de même matière, peut-on les électriser?- Bien sûr. Il est très facile d'électriser deux plaques de mousse de polystyrène. Parfois l'une est entièrement positive, l'autre négative, mais en général la même plaque porte à la fois des zones positives et des zones négatives. Est-ce que l'humidité y serait pour quelque chose?- L'humidité est l'ennemie de l'électrostatique. Les corps sont frappés chaque seconde par des milliards de molécules qui constituent l'air. Les molécules d'eau contenues dans l'air humide ont la fâcheuse propriété de s'emparer des charges de la baguette et de la décharger en quelques fractions de seconde. Correction : exercice n°9 p 23 liste "triboélectrique". Qu'est-ce que c'est? - La liste (ou série) triboélectrique est une liste ordonnée de matières qui permet de prévoir le signe des charges qu'elles auront lorsqu'on les frotte. TRIBO = FROTTEMENT Exemple: peau de lapin, verre, mica, laine, peau de chat, bois, aluminium, coton, ébonite, plexiglas, nylonLorsqu'on frotte une matière A avec une matière B placée après elle dans la liste, A se charge positivement, B se charge négativement. En tête de liste on trouve les matières qui on plutôt tendance à perdre des électrons et en fin de liste les matières les plus "avides" d'électrons.

A l ’inverse , lorsqu’on frotte un bâton de verre avec une ( pelote ) de laine , des

électrons sont arrachés au verre : le bâton devient chargé positivement

EXP 3

Polarisation d’un métal par influence

Le morceau de papier alu est attiré par le bâton . A l’approche de charges d ’un type ( ici négative ) , la

partie de la feuille de papier alu la plus proche du bâton se charge de l’autre signe ( ici positivement , en effet 2 charges de signe contraire s’attirent ) , en fait seules les charges négatives ( électrons ) se déplacent dans le métal conducteur ( ici les électrons s’éloignent des

charges négatives portées par le bâton ).

L ’attraction l’emporte dans ce cas sur la répulsion entre 2 charges : la force électrostatique dépend de la

distance entre les 2 charges .

Socle en plastique

Tube en U en verre

Fil de pèche en nylon

Rectangle de papier alu de 2 cm2 plié en 2

sur le fil

- -

- + - +

Matos lycée ou maison

EXP 3

- -

- -

Attraction électrique : expérience du filet d’eau Polarisation permanente des liaisons chimiques

A l’approche de charges négatives , les molécules d’eau s’orientent de façon à proposer en vis à vis la partie qui présente un défaut de charge ( partie positive) de la

liaison polarisée

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+ +

+

Formule brute de l ’eau H2O

formule développée : respect de la règle du duet pour H et de l’octet pour O : H-O-H

polarisation des liaison O-H

Détecteur de charge constitué du

morceau de papier alu n’est pas attiré :

le courant d ’eau n’est pas chargé

Règle chargée négativement

Utiliser le détecteur précédent pour démontrer qu’un écran TV est chargé : le morceau de papier alu est bien attiré

Détermination du signe après avoir chargé le détecteur

Type de charge portée par un écran de TV

EXP 3 bis

Charge d’un pendule par contact

- -

- -

Si un contact a lieu entre le bâton et le papier alu celui se charge du même signe que le bâton .

Dès que le contact a eu lieu,

les 2 charges de même signe se repoussent.

+

+-Si on approche un bâton portant des charges d’une autre nature , le papier alu est alors attiré .

EXP 4

- - - -

- - - -

- - - -

+ + + +

Polarisation d’un électroscope : par influence ou

délocalisation de charge à l’intérieur d’un corps neutre

Lorsqu’on frotte un bâton d’ébonite avec une peau de chamois , des électrons sont arrachés au niveau des poils et se déposent sur le bâton .

A l’approche de charges négatives , le plateau se charge positivement ( attraction de charges de signe contraire ) , en

fait seules les charges négatives ( électrons ) se déplacent et sont refoulées en bas de l’électroscope ; la tige mobile

s’éloigne alors de la fixe ( répulsion de charges de signe contraire )

Conducteur Isolant

- - - -Tiges initialement chargées

négativement

Les tiges se déchargent : l’aluminium permet le passage des électrons :

l’aluminium est conducteur ce qu’on pouvait prévoir puisque les charges à l’intérieur de l ’électroscope ( en alu )

peuvent se déplacer . La main est donc conductrice et le courant

d ’électrons se dirige vers la terre

Règle en aluminium ou électrode de carbone graphite

- - - -armatures chargées négativement

Règle en ébonite ou en verre non frottée

Les tiges ne se déchargent pas : le matériau constituant la règle ne

permet le passage des électrons : c’est un isolant

EXP 5