Électrisation par frottement et Induction électrique

Prenons un morceau de lainage Prenons un morceau de lainage. Comme toute substance neutre, il possède autant de charges électriques positives que de charges négatives. Approchons une règle de plastique, elle aussi neutre, donc avec autant de charges électriques positives que de charges négatives. Vérifiez.

C'est l'électrisation par frottement Frottons la règle de plastique au morceau de lainage. À cause du frottement, un certain nombre de charges négatives (ce sont elles qui sont mobiles) passent d’un corps à l’autre. Par exemple, de la règle à la laine. Suite au transfert des charges électriques négatives, la laine possède un surplus de charges négatives et la règle, un surplus de charges positives. Comptez-les. La règle est donc chargée positivement. C'est l'électrisation par frottement

C’est l’électrisation par induction (influence à distance) Approchons la règle d’un petit bout de papier électriquement neutre. La règle étant chargée positivement, elle attire les charges négatives du papier qui se rapprochent. (Les charges de signe contraire s’attirent) Force d’attraction C’est l’électrisation par induction (influence à distance)

À un moment donné, la force est assez grande pour que le papier se colle à la règle.

CONCLUSION Le frottement provoque toujours un transfert de charges électriques négatives (des électrons) d'un objet à l'autre, si bien que l'un des deux devient chargé négativement (surplus d'électrons) et l'autre, chargé positivement (déficit d'électrons). C'est l'électrisation par frottement. Lorsqu'on approche un corps chargé électriquement d'un autre qui est neutre, la surface de l'autre corps se charge de signe contraire et une force d'attraction apparaît entre les deux. C'est l'électrisation par induction. On peut observer différents phénomènes liés à l'électrisation. Voyons quelques exemples

Substances conductrices Si les substances sont conductrices (métaux, objets humides, corps humain), elles ne conservent pas longtemps leur charge électrique et redeviennent rapidement neutres, surtout si elles sont directement ou indirectement en contact avec le sol. Exemple

Frottons la règle de plastique à une substance conductrice posée sur le sol À cause du frottement, un certain nombre de charges négatives passent de la règle à l'autre objet.

Frottons la règle de plastique à une substance conductrice posée sur le sol À cause du frottement, un certain nombre de charges négatives passent de la règle à l'autre objet. L'objet étant relié au sol, les électrons auront vite fait de s'y rendre, et il redeviendra neutre. La règle étant faite d’une matière isolante, elle conserve sa charge électrique un certain temps.

Substance non conductrices Si elles ne sont pas conductrices (plastique, verre, tissus, caoutchouc, cheveux secs), elles gardent leur charge électrique plus longtemps. Exemple

Le ballon et le mur Vous est-il déjà arrivé de frotter un ballon de fête sur votre chandail, puis de le mettre contre le mur et de le voir y rester collé? Si le ballon est chargé positivement, en l’approchant du mur, par induction, les électrons de ce dernier vont être attirés près de la surface. La force d’attraction entre le ballon positif et la surface du mur devenue négative fait que le ballon reste collé au mur. Mais au bout d’un temps plus ou moins long, des électrons passeront du mur au ballon et la force s’affaiblira. Le ballon tombera. Note: Ballon et mur ne sont pas conducteurs d'électricité

Le peigne dans les cheveux Que l'on se peigne ou que l'on se brosse, si les cheveux sont secs, il y a électrisation par frottement. Comme tous les cheveux sont électrisés avec des charges de même signe, la force de répulsion fait qu’ils se dressent sur la tête.

La règle et l’eau Prenons la règle du début, chargée positivement et approchons-la du jet d’eau qui coule du robinet. Cliquez Dans l’eau, les électrons (négatifs) se rapprochent de la règle par induction. La force d’attraction s’exerce et le jet d’eau se rapproche de la règle.

L'appareil de Van de Graaff Fonctionnement de l'appareil: Un moteur assure le mouvement de la courroie comme les flèches l'indiquent. Cliquez Sphère métallique 2. Dans le bas de l'appareil, au point A, une pile électrique est branchée de sorte que des électrons quittent la courroie en passant par une brosse métallique. La courroie devient chargée positivement à cet endroit précis. Cliquez. B Courroie en caoutchouc (isolant) 3. La partie chargée se déplace vers le haut par le mouvement de la courroie et touche à la brosse métallique B. Cliquez. A 4. Les électrons de la sphère métallique, attirés par la partie chargée de la courroie, s'y déposent, rendant la sphère chargée positivement. Cliquez. Si quelqu'un pose sa main sur la sphère chargée tout en étant isolé du sol, son corps se charge positivement (électrisation par contact) et ses cheveux se dressent parce qu'ils sont tous chargés avec le même signe. Ils se repoussent les uns les autres.