L'électrostatique

Électrostatique

• CHAP I: Introduction

Étymologiquement, le mot "électricité" vient du mot grec "elektros", ce qui veut dire "ambre" (une résine d'arbre fossilisée). L'électricité n'est pas une découverte moderne, puisque les Grecs l'ont découverte depuis bien longtemps ! Dès l'Antiquité, les hommes ont constaté des phénomènes d'électricité statique. Ils avaient remarqué qu'un petit bâton d'ambre pouvait attirer des débris de feuilles mortes ou des grains de poussières en le frottant avec du tissu. On rencontre des phénomènes d'électricité statique partout: dans les voitures, les maisons, les usines, la nature... Cette énergie se trouve dans toutes les proportions: de la simple étincelle en se peignant les cheveux, en passant par les décharges dans les machines industrielles, jusqu'à la foudre et ses dangers d'électrocutions et d'incendies. Souvent, en frottant des objets l'un contre l'autre, nous n'observons rien de spécial. Cependant, il arrive que les objets frottés soient dans un "état particulier".

L'état particulier en question repose sur le fait que les objets frottés exercent les uns sur les autres des forces d'attraction ou de répulsion. Ils sont électrisés et on dit qu'ils possèdent une charge électrique, notée q ou Q. Est appelé neutre un corps qui n'est pas électrisé.

Sources: http://www.boussey-control.com/

                                                                                           http://www.juggling.ch/

• CHAP II: Loi des charges                 

Il existe 2 types de charges différentes. Ces charges peuvent être qualifiées de positives (+) ou négatives (-) .

[pic 1]

Légende: a) Entre deux boules de charges -, on constate une répulsion (charges de même signe). b) Entre deux boules de charges +, on constate une répulsion (charges de même signe). c) Entre une boule de charge + et une boule de charge -, on constate une attraction (signes contraires).

Légende: Nous sommes normalement "environnés" de substances neutres, c'est-à-dire qu'elles ont le même nombre de protons que d'électrons. Mais il se peut que ces substances deviennent chargées (perdent leur neutralité). Nous pouvons donc voir à ce moment-là des phénomènes d’attraction et de répulsion.                                                                                                                                         1/11

Il ne faut pas oublier de noter que les électrons sont des particules mobiles. En effet, les électrons peuvent se déplacer à l’intérieur d’une substance ou d’une substance à une autre. Alors que, les protons restent toujours dans leur milieu d’origine.

Lorsqu'il y a un phénomène d'électricité statique, les électrons sont transférés d’un premier objet à un deuxième objet. Le premier aura un excès de protons (et une déficience d'électrons). Sa charge sera donc positive, puisque des électrons ont été transférés vers le deuxième objet. Le deuxième aura un excès d’électrons. Sa charge sera négative car il reçoit les électrons du premier objet.

        L’attraction et la répulsion des aimants ne sont pas représentatives de phénomènes         d’électricité statique car il n'y a pas de transfert de charges.[pic 4]

Il y a trois façons d’électriser un objet ou de lui attribuer une charge:

► L’électrisation d’un objet par frottement

► L’électrisation d’un objet par contact

► L'électrisation d'un objet par influence (ou par induction)

L’électrisation d’un objet par frottement:

Définition: « L'électrisation par frottement est le phénomène électrostatique qui se produit lorsqu'une substance acquiert ou perd des charges électriques lorsqu'elle est frottée contre une autre substance. »                                                                                                   Source: http://www.alloprof.qc.ca/

L'objet est au début neutre, c'est-à-dire qu'il a le même nombre de protons que d'électrons. En frottant l'objet contre un autre, les électrons se retirent de leur milieu d’origine et se dirigent vers une substance qui a la capacité d’attirer davantage les électrons.

Tableau des éléments selon la tendance à attirer/donner les électrons:

[pic 5]

Légende: Les éléments situés en haut de la liste ont une plus forte tendance à attirer les électrons (donc, à gagner des charges négatives), alors que ceux situés dans le bas de la liste ont tendance à donner leur électrons (charge positive).

Source tableau: http://www.alloprof.qc.ca                                                                                                                     2/11

Exemple: un morceau d'ébonite est frotté sur un morceau de soie.

[pic 6]

Légende: 

a) Au début le morceau d'ébonite et le morceau de soie sont neutres (autant de protons que d'électrons).

b) Pendant le frottement, l’ébonite attire les électrons de la soie (cf liste page précédente). L'ébonite a donc une plus forte tendance à attirer les électrons.

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