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Electrisation
- Charges électriques |
  
1)
L'électrisation
 Observations:
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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)
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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) |
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C'est le frottement
qui a provoqué l'électrisation |
Electrisation
par contact
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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 |
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Electrisation
par influence
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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 |
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2) Charges électriques
On dit que les corps sont
électrisés à cause de la présence de charges
électriques extrêmement petites
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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 |
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On peut donc en déduire qu'il
existe deux sortes de charges électriques |
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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
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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:
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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
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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
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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
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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)
Si la baguette est positive, elle attire les électrons
libres de l'électroscope. Ces électrons se retrouvent
en défaut dans les lamelles qui deviennent positives et
se repoussent.
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4) Conducteurs et isolants
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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) |
5) Décharges électriques
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)
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