L'électrostatique

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c) Après le frottement, l’ébonite a un excès de charges négatives. Alors que la soie a un excès de charges positives (et donc une déficience de charges négatives). À la fin, sa charge est donc +.

D'ailleurs, en approchant le morceau d’ébonite du morceau de soie après que ceux-ci soient chargés, on verrait une attraction entre les deux matériaux puisque les charges contraires s’attirent.

L’électrisation d’un objet par contact:

Définition: « L'électrisation par contact est le phénomène électrostatique par lequel des charges électriques se déplacent d'une substance vers une autre lorsqu'elles sont mises en contact l'une avec l'autre. » Source: http://www.alloprof.qc.ca

En mettant en contact un corps négatif avec un corps neutre, des électrons du corps chargé négativement passeront sur le corps neutre qui devient ainsi négatif.

En mettant en contact un corps positif avec un corps neutre, le corps chargé positivement va attirer des électrons du corps neutre qui devient alors positif.

[pic 7]

Légende: En approchant un bâton chargé d'une petite boule neutre, on constate d'abord une attraction, puis après contact, une répulsion. En effet, la boule étant à l'état neutre au départ de l'expérience, s'est électrisée au contact du bâton chargé et a reçu une charge électrique. Il y a électrisation par contact. Le bâton et la boule vont se repousser car ils ont maintenant la même charge électrique. On dit qu'ils sont de même signe.

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

Définition: « L'électrisation par influence est le phénomène électrostatique qui se produit lorsqu'un objet chargé électriquement est mis à proximité d'un objet neutre. »

Source: http://www.alloprof.qc.ca/[pic 8]

Légende:

a) L'électroscope à feuilles est un exemple d'appareil qui permet de détecter la présence d'électricité statique dans un objet. L'électroscope est formé d'une sphère relié à deux feuilles métalliques. Lorsqu'il n'y a aucun objet chargé à proximité de l'électroscope, les charges sont réparties également.

b) Lorsqu'on approche un objet chargé négativement de la sphère métallique, les électrons de la sphère sont repoussés dans les feuilles métalliques. Puisque chacune des feuilles gagne des électrons, les deux feuilles s'éloigneront l'une de l'autre en raison de la force de répulsion entre les feuilles.

c) Lorsqu'on approche un objet chargé positivement de la sphère métallique, les électrons des feuilles se dirigent vers la sphère, car ils sont attirés par les charges positives de l'objet. Puisque chacune des feuilles perd des électrons, les deux feuilles s'éloigneront l'une de l'autre en raison de la force de répulsion entre les feuilles.

Source image: http://www.alloprof.qc.ca/

La structure de la matière:

Il serait intéressant de faire un rappel sur la structure de la matière, pour mieux comprendre comment les charges bougent.

En effet, la matière est constituée d'atomes. Chaque atome a un noyau et des électrons. Le noyau est beacoup plus lourd que les électrons. Ces derniers se déplacent autour de lui comme "les planètes autour du soleil".

À l'intérieur du noyau, on retrouve des particules appelées nucléons:

Les protons et les neutrons. Un proton possède une charge électrique positive et un électron, une charge négative de même grandeur. Un neutron n'a pas de charge.

Remarque:

Les protons se repoussent les uns les autres, mais, dans un noyau, les forces nucléaires assurent la cohésion, car elles surpassent la répulsion.

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Nom de la particule

Masse [kg]

Charge [C]

électron [e-]

0,911∙10-30

-1,6∙10-19

proton [e+]

1,672∙10-27

1,6∙10-19

neutron

1,675∙10-27

0

Légende: Ce tableau comporte quelques informations tirées de la table CRM.

L'unité de la charge est le Coulomb [C].

Nous désignerons la charge du proton par e+ et celle de l'électron par e-.

On appelle e la charge élémentaire car il s'agit de la plus petite charge existant dans la nature.

Remarque: 1 [C] = 6,24∙1018 [e]

Phénomène de polarisation:[pic 9]

En approchant le batôn chargé négativement de la boule, les électrons de celui-ci vont repousser les électrons de la sphère et l'attraction électrique (charges de signe opposé) l'emporte sur la répulsion (charges de même signe). En effet, la force électrique diminue avec la distance, et d1 (distance entre charges de même signe) est plus grande que d2 (distance entre charges de signe contraire).

On appelle ce phénomène "polarisation".

Loi de la conservation de la charge: Source image: Dossier Doc Electricité statique

Dans un système isolé, la charge totale est constante.

Par exemple, la tige de verre se charge positivement en la frottant avec un tissu. En effet, elle "transfère" des électrons à ce dernier qui lui, se charge donc négativement. Cette propriété fondamentale se nomme la loi de la conservation de la charge.

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