L'électrostatique
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• électriser un corps par frottement et par contact ;
• utiliser un pendule électrique et un électroscope ;
• reconnaître le signe d'une charge électrique d'après son action sur une charge connue ;
• utiliser la relation |q| = n.e.
Situation de départ
En enlevant un pull, vous entendez de petits crépitements et vos cheveux se dressent. En sortant de voiture, vous recevez parfois une petite décharge en touchant la portière. Un écran attire la poussière. Et pendant un orage, la foudre zèbre le ciel.
Quelle est l'origine de tous ces phénomènes ?
I. L'électrisation
1. L'électrisation par frottement
Expérience : un bâton d'ébonite (caoutchouc durci) ou de plastique, frotté avec de la fourrure ou de la laine, attire de petits morceaux de papier ou la boule légère d'un pendule électrique. Un bâton de verre frotté avec de la soie fait de même.
La partie frottée est devenue électrisée : elle porte une quantité d'électricité qui reste localisée là où on a frotté (d'où le mot « électrostatique »).
Autres exemples
- Un ballon de baudruche frotté sur les cheveux attire les cheveux et colle au mur ; une règle en plastique frottée attire des bouts de papier.
- Un métal tenu à la main ne semble pas s'électriser : les charges s'écoulent à travers le métal et le corps. Tenu par un manche isolant, il s'électrise lui aussi.
2. L'électroscope
L'électroscope est formé d'une tige métallique terminée par un plateau, et d'une feuille métallique légère, le tout dans une cage vitrée.
Quand on approche un objet électrisé du plateau, la feuille s'écarte de la tige ; elle revient quand on éloigne l'objet. L'écart est d'autant plus grand que l'objet est fortement électrisé.
On peut fabriquer un électroscope avec un bocal en verre, un fil métallique et deux bandes de papier d'aluminium.
3. L'électrisation par contact
Expérience : on touche la boule A d'un pendule avec un bâton électrisé. La boule A attire ensuite la boule B d'un autre pendule : A s'est électrisée par contact.
Observations
- Un bâton électrisé mis en contact avec un autre bâton lui cède une partie de son électricité : l'électroscope s'écarte un peu moins avec le premier, et s'écarte aussi avec le second.
- La boule d'un pendule, d'abord attirée par le bâton, est repoussée juste après le contact : elle porte maintenant une électricité de même espèce que le bâton.
La carrosserie d'une voiture s'électrise par frottement avec l'air ; en la touchant, on reçoit une petite décharge. Une personne qui marche sur une moquette peut recevoir une décharge en touchant une poignée de porte.
II. Les charges électriques
1. Deux espèces d'électricité
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