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Introduction : êtes vous devin ? Mais cest quoi ce binz ! Poser les doigts sur le papier alu de façon à être sur quil soit déchargé 1 ) Que se passe-t-il.

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1 Introduction : êtes vous devin ? Mais cest quoi ce binz ! Poser les doigts sur le papier alu de façon à être sur quil 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 quelle 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 cm 2 plié en 2 sur le fil Matos maison Pendule électrostatique n°1 EXP 1

2 Pourquoi certains corps sélectrisent ils ? Charge par frottement On montre que 2 charges de même signe se repoussent. Lorsquon approche un bâton débonite frotté avec de la laine, répulsion vis à vis du morceau de paille : donc chargée de même signe A linverse, lorsquon 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 - -- Vue sur écran de TV Bout de paille chargé par frottement avec laine On approche une autre paille chargée par frottement avec laine - Pendule électrostatique n°2 EXP 2

3 Charge par contact : machine de Wimshurt Pour charger les sphères, les éloigner lune de lautre. 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

4 Pourquoi certains corps sélectrisent ils ? « Electrisation par polarisation induite » Lorsquon frotte un bâton débonite 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 napparaissent que dans la zone de frottement : pas de délocalisation des électrons sur la surface. Laluminium 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, nylon Lorsqu'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, lorsquon frotte un bâton de verre avec une ( pelote ) de laine, des électrons sont arrachés au verre : le bâton devient chargé positivement EXP 3

5 Polarisation dun métal par influence Le morceau de papier alu est attiré par le bâton. A lapproche de charges d un type ( ici négative ), la partie de la feuille de papier alu la plus proche du bâton se charge de lautre signe ( ici positivement, en effet 2 charges de signe contraire sattirent ), en fait seules les charges négatives ( électrons ) se déplacent dans le métal conducteur ( ici les électrons séloignent des charges négatives portées par le bâton ). L attraction lemporte 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 cm 2 plié en 2 sur le fil -- + Matos lycée ou maison EXP 3

6 - Attraction électrique : expérience du filet deau Polarisation permanente des liaisons chimiques A lapproche de charges négatives, les molécules deau sorientent 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 loctet pour O : H-O-H polarisation des liaison O-H Détecteur de charge constitué du morceau de papier alu nest pas attiré : le courant d eau nest pas chargé Règle chargée négativement Utiliser le détecteur précédent pour démontrer quun 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

7 Charge dun 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 dune autre nature, le papier alu est alors attiré. EXP 4

8 Polarisation dun électroscope : par influence ou délocalisation de charge à lintérieur dun corps neutre Lorsquon frotte un bâton débonite avec une peau de chamois, des électrons sont arrachés au niveau des poils et se déposent sur le bâton. A lapproche 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 lélectroscope ; la tige mobile séloigne alors de la fixe ( répulsion de charges de signe contraire )

9 Conducteur Isolant - - Tiges initialement chargées négativement Les tiges se déchargent : laluminium permet le passage des électrons : laluminium est conducteur ce quon pouvait prévoir puisque les charges à lintérieur 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 : cest un isolant EXP 5


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