Les principes et la technologie de l’électricité Module 4

Les charges électriques • Le mot « électricité» vient du latin electricus, qui signifie «propre à l’ambre». Les scientifiques ont par la suite appelé « effet de l’ambre» l’action de l’ambre frotté sur de petits morceaux de matière. La combinaison du mot grec elektron, qui signifie «ambre», et de la connaissance de l’effet associé à cette substance a donné le terme electriks, dont Newton a tiré le mot electricity. Le traducteur français de Newton a rendu ce terme par « électricité ». Les charges électriques Thème 1

Concepts clés : production d’électricité charges électriques accumulation et la transmission d’énergie Après avoir lu ce thème tu dois pouvoir : faire la distinction entre électricité statique et électricité dynamique et donner un exemple de chacune comprendre et les lois des charges nommer des conducteurs et des isolants distinguer entre supraconducteur et semi-conducteur et donner un exemple de chacun décrire une décharge électrique, un mise à la terre et l’ionisation comme des formes de transfert d’énergie

La production de charges On dit d’un objet qui attire ou repousse un autre objet qu’il est chargé, ou qu’il porte une charge électrique . Un électroscope est un instrument qui sert à détecter les charges électriques. Les matériaux deviennent chargés quand on les frotte l’un contre l’autre, qu’on les touche, ou qu’on les approche l’un de l’autre puis qu’on les sépare. http://www.youtube.com/watch ?v=9A80WB5D0nI ATTIRE, REPOUSE, CHARGE ELECTRIQUE ELECTROSCOPE FROTTE, TOUCHE, SEPARE • Différentes méthodes de production de charges Un objet peut acquérir des charges de deux façons. Si on met deux objets en contact ou si on les frotte mutuellement, puis qu’on les sépare, des charges peuvent passer de l’un à l’autre : ce procédé est appelé charge par frottement. Une autre méthode de production de charges est appelée charge par induction. • La charge par induction consiste à transmettre une charge électrique à un objet. Cela se produit lorsqu’on approche un objet du champ électrique associé à un objet chargé ou quand un objet est mis temporairement en contact avec la terre, en présence d’un champ électrique. La charge par induction ne nécessite pas la mise en contact d’objets chargés.  

Définit l’électricité statique : charge produite par frottement ou contact des objets l’un contre l’autre. Définit charges non équilibrées : terme plus exact pour l’électricité statique, car les charges ne sont pas stationnaires, elles se déplacent.

Comprendre des charges électriques Les objets chargés attirent les objets neutres. Figure 4.2 : La charge d’un objet dépend de l’équilibre entre les charges positives et les charges négatives de l’objet. Il y a trois sortes d’interactions entre les charges positives et négatives dans les matériaux. 1. Neutralité (ou absence de charge): le nombre de charges positives est égal au nombre de charges négatives 2. Charge positives : le nombre de charges positives est plus grand que le nombre de charges négatives. 3. Charge négative : le nombre de charges négatives est plus grand que le nombre de charges positives.

Deux charges différentes, l’un positive et l’autre négative, sont dites de signes opposés. Deux charges identiques sont dites charges de même signe. Les lois des charges décrivent l’interaction d’objets chargés et non chargés. Énonce les trois lois des charges. Des charges de signes opposés s’attirent. Des charges de meme signe se repoussent. Les objects chargés attirent les objets neutres.

Les conducteurs, les isolants, et les substances intermédiaires Certains objets accumulent des charges à l’endroit où on les frotte. Les substances qui possèdent cette propriété sont appelées isolants. Les isolants sont des matériaux dans lesquels les charges ne peuvent pas se déplacer librement. La majorité des non-métaux sont des isolants. Par ailleurs, les substances dans lesquelles les charges se déplacent librement sont appelées conducteurs. La plupart des métaux sont des conducteurs. Un conducteur est une substance qui retient lâchement ses électrons. Par contre, une substance isolante retient fortement ses électrons.

Donne 3 exemples des bons conducteurs : l’aluminium, le cuivre, l’or, le nickel, le platine, l’argent, le tungstène Donne 3 exemples des mauvais conducteurs : le silicium, le carbone, le corps humain, l’air humide, le nichrome, l’eau salée Donne 3 exemples d’isolants : le coton, le verre, le papier, le plastique, la porcelaine, le caoutchouc, l’eau pure

On appelle semi-conducteur une substance qui conduit mieux l’électricité que les isolants, mais moins bien que les métaux. Figure 4.4 : Les semi-conducteurs au silicium sont largement utilisés dans la fabrication de puces d’ordinateurs. Un supraconducteur est une substance qui n’oppose aucune résistance à la circulation des charges. Énonce les utilisations des supraconducteurs: La fabrication de composants de génératrices. De lignes de transport d’énergie a haute tension. De superordinateurs

La neutralisation de charges non équilibrées Définit décharge électrique : débalancement ou neutralisation d’une charge déséquilibrée, ressentie sous forme d’étincelles (shocks) ou d’éclairs (sparks). Les matériaux deviennent neutralisés (ou équilibré) après une décharge électrique. On peut facilement neutraliser les substances conductrices en les reliant à la terre au moyen d’un câble conducteur, c’est-à-dire en effectuant une mise a la terre. Quant aux non-conducteurs et aux isolants, on doit généralement les neutraliser par ionisation. Un ioniseur produit à la fois des ions positifs et des ions négatifs.

La prévention de l’accumulation de charges électrostatiques Les objets chargés attirent de la poussière et des contaminants. Ils se collent les uns aux autres et bloquent les appareils tels les photocopieurs. On applique un aérosol ou un poudrage électrostatique pour réduire l’électricité statique. On peut aussi disperser (ou diffuser) la charge.

http://www.youtube.com/watch?v=JT4UVsfZkwg http://www.youtube.com/watch?v=VhWQ- r1LYXY http://www.youtube.com/watch?v=QxZ6AWLpn Uw

Les questions de révision… Énonce les trois lois des charges et donne un exemple d’application de chaque loi.  Distingue entre l’électricité statique et l’électricité dynamique.  Pourquoi est ce que l’expression « charges non équilibrées » décrit-elle mieux le phénomène souvent désigné par « électricité statique » ?  Distingue entre un conducteur et un isolant. Donne deux exemples de chacun.  Décris deux façons d’éliminer la charge d’un objet chargé.