L'Électricité

Qu’est-ce que c’est? L’Électricité est crée dans les atomes Chaque substance est composée des atomes. Les atomes contiennent un noyau, qui est composée des protons et neutrons.

À l’extérieur, il y a des électrons. Les électrons se déplacent dans une orbite autour de l’atome.

Les électrons peuvent se déplacer d’une atome à un autre. Quand un électron saute les atomes, une autre électron doit se déplacer. Quand les électrons se déplacent rapidement d’une atome à un autre, on forme l’Électricité!!

Les Charges?? + - Chaque objet possède une charge électrique. La charge peut être positive ou négative dépendant de la quantité des protons et électrons. N’oublier pas que les électrons possèdent une charge négative. + -

Les Charges?? - + NÉGATIVE Les protons sont dans le noyau, et possèdent une charge positive. Les atomes possédant plus d’électrons que protons auront une charge _________. - + - - + - - + + - NÉGATIVE - - - -

Les Charges?? Les atomes possédant plus de protons que d’électrons auront une charge ______. Déterminer la charge sur ces deux atomes. 10 électrons 2 électrons 5 protons 5 protons - + + - + + + + - POSITIVE - NÉGATIVE POSITIVE

La loi de l'attraction et de la répulsion

Deux objets possédant des charges vont opposées s’attirer similaires se repousser (repel)

+ - + + - - Les charges opposées s’attirent Les charges similaires se repoussent + - -

L'Électricité Statique

Qu’est-ce que c’est??

L’Électricité Statique L’électricité statique est la charge qui reste sur un objet. Les électrons se déplacent entre les objets quand ils entrent en contacte.

L’Électricité Statique Avant qu’on frotte un ballon dans les cheveux, les deux objets (ton corps et le ballon) sont neutres (la quantité de protons est égale à la quantité d’électrons). Après avoir frotté le ballon dans tes cheveux, les électrons sont déplacés de vos cheveux au ballon. - + - + + + - -

L’Électricité Statique - N’OUBLIER PAS!! LES PROTONS NE SE DÉPLACENT PAS!!! Tes cheveux ont perdu les électrons, et les cheveux possèdent une CHARGE POSITIVE. - + - + - + + +

+ - + - + - - +

L’Électricité Statique + + + + + Chaque mèche de cheveux est maintenant POSITIVE. Les charges similaires se repoussent, alors chaque mèche se lève pour s’éloigner des autres. +

- - + - - + + -

Pourquoi prends-t-on un décharge quand on traverse le tapis? Quand tu traverses le tapis, les électrons quittent le tapis, et s’attachent à ton corps. Maintenant, ton corps a des électrons supplémentaires.Quand tu touches un porte, les électrons sont transferrées au bouton. ZAP! Tu prends un décharge!! 

Hmmmm....

LA RÉCHERCHE INDÉPENDANTE  Pourquoi est-ce que l’électricité statique est plus pire durant l’hiver?

L’Électricité Statique et l’Hiver L’air foir devient beaucoup plus sec pendant l’hiver. Il y a moins de molécules d’eau dans l’aire durant l’hiver Cela aggrave (augmente) les problèmes d’électricité statique

L’air sec est un isolant, alors il n’attire pas les charges négatives de nos corps L’air normale est un conducteur faible, alors beaucoup de nos charges négatives vont être attiré dans l’air durant les autres saisons

Pendant l’hiver, l’électricité statique accumulé reste sur nos vetements et sur les surfaces peints ou polies (polished). Les électrons attendent jusqu’ils trouvent une source de protons, ensuite ZAP!!!

Les Substances Électrostatiques Les substances qui deviennent chargées facilement POSITIVES ~ Les objets qui perdent leurs électrons ~ verre, laine (wool), poils de chat, cheveux, soie

Les Substances Électrostatiques NÉGATIVES ~Les objets qui gagnent les électrons ~ platine (platinum), or, caoutchouc, polyéthylène (plastique)

Les Éclairs

Qu’est-ce que c’est? Les éclairs sont des coups de foudre (bolt) produits par un orage (thunderstorm). Les orages produisent toujours les éclairs, et ils sont très dangereux. Si vous pouvez entendre le tonnerre, c’est une situation dangereuse.

Qu’est-ce qui cause les éclairs? Les éclairs sont des courantes électriques. À l’intérieur des nuages orageux dans le ciel, il y a plusieurs morceaux de glace (gouttes de pluie gélées). Ces morceaux se frappent pendant qu’ils se déplacent dans l’aire. Ces collisions causent un courant électrique.

Qu’est-ce qui cause les éclairs? Après du temps, le nuage est rempli avec des charges électriques. Les charges positives (protons) forment en haut du nuage, et les charges négatives forment en bas du nuage. + + + + + + +

Qu’est-ce qui cause les éclairs? Les charges contraires s'attirent, alors les protons (positives) s’alignent sur le terre sous la nuage. + + + + + + + + + + + + + +

Qu’est-ce qui cause les éclairs? La charge électrique est concentré sur des choses qui sont hautes (plus haute que la terre) comme des montagnes, arbres ou personnes. + + + + + + + + + + + + + +

Qu’est-ce qui cause les éclairs? Les protons dans ces hautes pointes réagissent avec les électrons négatives, ensuite ZAP! Le foudroiement (lightning strikes!)! + + + + + ZAP!! + ZAP!! + + + + + + ZAP!! + +

Les Faits Intéressants Qu’est-ce que c’est la température des éclairs? La température des éclairs est environ 30 000 dégrés Celcius, qui est six fois plus chaud que la surface du Soleil!!

Les Faits Intéressants Quelle couleur, les éclairs sont-elles? Les éclairs sont claires ou blanc-jaune, dépanadant de l’arrière-plan.

Les Faits Intéressants Comment peut-on déterminer la distance entre nous autres et l’orage? Il faut compter la quantité de secondes entre les éclairs et le tonnerre. Diviser ce nombre par 5 pour calculer la quantité de milles, ensuite multiplier par ~1,6 pour calculer la quantité de kilomètres. Exemple: 10 seconds entre les éclairs et la tonnerre: 10/5 = 2 x 1,6 = 3,2 kilomètres

Les Faits Intéressants Qu’est-ce qui cause le tonnerre? Le tonnerre est causé par les éclairs. Quand un éclair quitte le nuage et voyage à la terre, il ouvre un petit trou qui s’appelle un canal.

Les Faits Intéressants BOOM!! Après que la lumière est disparue, l’aire s’enfonde (collapses) sur soi-même. Cette action cause une onde acoustique – le tonnerre. La raison qu’on voit les éclairs avant d’entendre le tonnerre est que la lumière voyage plus rapidement que les sons. Les éclairs gagnent!! 

La Conduction

La Conduction Électrique La Conduction est la mouvement des électrons à travers une substance. Le mouvement des électrons s’appelle le Courant Électrique.

Les Conducteurs Un conducteur est un matériel qui laisse les courants électriques le traverser facilement. Les métaux sont des bonnes conducteurs. Exemples: cuivre, argent, aluminium, laiton (brass), or, l’acier inoxydable (stainless steel)

Les Conducteurs Les Conductors laissent les courants électriques les traverser facilement parce qu’il y a beaucoup d’espace pour les électrons de se déplacer.

Les Isolants Un isolant est un matériel qui ne laisse pas les courants électriques le traverser facilement. Exemples: la plastique, le caoutchouc, la verre, le bois.

Les Isolants Les Isolants bloquent les électrons, alors ils ne peuvent pas les traverser faciliement.

Sommes-nous des Conducteurs? Tout ce qu’on fait est dépendant sur l’électricité qui voyage autour de nos corps. Les messages voyagent constamment à et de nos cerveaux. Ces messages voyagent comme l’électricité!!

Sommes-nous des Conducteurs? Les êtres humaines sont des conducteurs. Ca c’est pourquoi on reçoit des chocs électriques. Si le courant électrique est assez grand, on peut être blessé ou tué.

Acquérir une charge électrique

Le principe de la conservation de charge Les électrons ne peuvent pas êtres crées ni détruits. Les électrons peuvent se déplacer quand deux objets entrent en contacte, mais la quantité originale d’électrons reste toujours constante.

Les Propriétés Conductrices des Solides argent cuivre bois métaux la Terre l’eau salée coton corps humain caoutchouc l’eau pure CONDUCTEURS CONDUCTEURS SEMI INSULANTS SUPERS CONDUCTEURS Insulants C’est très difficile pour des électrons de voyager high resistivité Conducteurs Les électrons peuvent voyager facilement haut conductivité

Acquérir une charge électrique Il y a 3 façons d’acquérir une charge: Charger des objets par Friction Charger des objets par Conduction (contact) Charger des objets par l’Induction Électrostatique

Charger des objets par Friction

Charger des objets par FRICTION Quand deux objets entrent en contacte plusieurs fois (friction), les électrons quittent un objet et entrent l’autre. A B

Charger des objets par FRICTION Objet A acquiert une charge Objet B acquiert une charge Ex: Ballon/peigne (comb) dans les cheveux NÉGATIVE POSITIVE

+ - + - + - - +

Les deux objets ne sont pas déjà chargées quand on commence la friction, mais ils deviennent chargées durant le processus. Les deux objets possèdent des charges opposées à la fin, car les électrons quittent un objet et entrent un autre.

Charger des objets par Conduction

Charger des objets par CONDUCTION (contacte) Si un objet qui est déjà chargé TOUCHE un conducteur, les électrons seront transférées entre les deux objets. Ex: ton corps et la poignée (doorknob)

Conduction ~ Charge Négative Les électrons vont quitter l’objet et vont voyager et entrer le conducteur

Conduction ~ Charge Positive + + Il y a plus d’électrons dans le conducteur. Quand l’objet s’approche, les électrons vont quitter le conducteur, qui le donne une charge positive.

Conduction APRÈS AVANT DURANT

Conduction À la fin du conduction, les deux objets possèdent les mêmes charges.

Hmmmm....

LA RÉCHERCHE INDÉPENDANTE  Après qu’on frotte un ballon dans nos cheveux, le ballon se colle au mur pendant quelques secondes. Pourquoi?

Imagine que quelqu’un a frotté le ballon dans ses cheveux. Maintenant le ballon porte une charge négative, et ses cheveux sont positives. Quand le ballon négatif s’approche le mur, les électrons dans le ballon rose se répoussent, en laissant les charges positives. + - + - + - + - + - + -

Le électrons quittent les cheveux et entrent Ballon AVANT ~ neutre Le électrons quittent les cheveux et entrent le ballon

Les cheveux portent une charge POSITIVE Ballon APRÈS ~ négative

ballon sont attirées aux protons dans le mur. Les Les électrons dans le ballon sont attirées aux protons dans le mur. Les électrons dans le mur sont repousées, alors les protons restent. L’attraction entre les électrons et les protons permet le ballon de se coller au mur

-3 -3 Le ballon rose se colle avec le mur car les charges similaires s’attirent Les électrons vont commencer de quitter le ballon et vont entrer le mur Le ballon tombera quand le mur porte la même charge nette (overall) que le ballon rose. + - - - - + - - + - - - + -

Quand les deux objets possèdent la même charge le ballon tombera

Charger des objets par l'Induction

L’INDUCTION ÉLECTROSTATIQUE 2 objets ne TOUCHENT JAMAIS, ils s’approchent seulement À cause qu’il ne a pas de connexion, les électrons ne vont pas passer d’une objet à une autre, ils vont DÉPLACER DANS les deux objets eux-mêmes

Regardons!! 

Charger des objets par L’INDUCTION ÉLECTROSTATIQUE OBJET A (déjà chargée) approche OBJET B (un conducteur), mais ne le touche pas. Les charges opposés vont se repousser, et la partie d’OBJET B qui est proche à OBJET A aura la charge opposée. L’autre côté d’OBJET B aura la même charge que OBJET A Une exemple: Les éclairs 

Les Électroscopes et l'Induction

Les Électroscopes Les électroscopes possèdent des feuilles métalliques (très légères) au dessous. Les feuilles métalliques sont attachées à une tige métallique avec une sphère métallique en haut. Sphère métallique Tige métallique Feuilles métalliques

Une électroscope L’électroscope est neutre avant d’être chargé. Cela veut dire qu’il y a la même quantité de protons et d’électrons dans l’électroscope. Sphère métallique Métal positive Tige métallique Feuilles métaliiques

Décrivons ce qui arrive… Une objet chargée positivement s’approche Les électrons sont attirées, alors ils voyagent au sommet Une charge positive reste dans les deux feuilles. Ils se repoussent, et les tiges se lèvent

Décrivons ce qui arrive… Une objet chargée négativement s’approche Les électrons sont repoussées alors ils voyagent au fond. Une charge négative est crée dans les deux feuilles. Ils se repoussent, et les tiges se lèvent

Une électroscope On peut seulement déterminer la charge sur les feuilles de l’électroscope si on sait déjà la charge sur l’objet qui l’approche. Un objet négatif s’approche: ~ la sphère devient positive ~ les tiges deviennent négatives Un objet positif s’approche: ~ la sphère devient négative ~ les tiges deviennent positives

Si la métale négative approche l’électroscope, les électrons vont approcher, et les protons seront repoussées dans les feuilles. Les charges similaires se répoussent, alors les feuilles se répoussent.

Regardons!! 

Le Générateur Van de Graff Le générateur van de Graff est un appareil qui peut créer et accumuler (build up) une charge électrique sur une sphère métallique. Le charge est produit par la friction entre un courroie (belt) en caoutchouc et un rouleur (roller). La charge sur le courroie est transfert à la sphère par une brosse.

Danger!! Surtension!! Le générateur van de Graff peut créer une charge de 50 000 volts! Cette charge est assez forte pour créer des décharges électriques dans son environ Les décharges excitent les molécules d’air, en formant la lumière.

L’utilisation de l’induction dans la vie réelle La peinture électrisé Les précipitateurs électrostatiques À faire ~ Choisir un sujet (p.317) ensuite décrire ce qui arrive et comment l’induction l’aide.

Hmmmm....

Comment est-ce l’électricité statique est utilisée pour faire fonctionner un photocopieuse?

La Mise à la Terre

La Mise à la Terre (grounding) Les électrons vont toujours “choisir” la route qui leur donne la moins de résistance (plus facile). Ex: s’il y avait un “choix” entre un fil fait de cuivre et un fil fait d’argent, le courant électrique va passer par la fil fait d’argent (meilleur conducteur = moins de résistance). Les fils qui font la mise à la terre donnent une route moins résistante pour le courant électrique

La Mise à la Terre (grounding) Les corps vivants sont des bonnes conducteurs, mais ils ne sont pas des meilleurs conducteurs. Les fils dans nos maisons donnent une route peu résistante pour le courant électrique

La Mise à la Terre (grounding) Si quelqu’un touche un fils qui ne possède pas une prise de terre (grounding wire), le corps sera la meilleure route pour le courant électrique, et la personne sera électrocutée

La Mise à la Terre (grounding) Si quelqu’un touche un fils qui possède une prise de terre, ce fils sera la meilleure route pour le courant électrique, et la personne ne sera pas électrocutée

Hmmmm....

Pourquoi est-ce que les oiseaux ne deviennent pas électrocutés quand ils perchent sur les fils?

Les fils électriques contiennent des fils qui font la mise à terre. Cela veut dire que ce route possède moins de résistance électrique. L’électricité va choisir de voyager dans la route moins résistante, alors les corps des oiseaux ne seront pas affectées

Hmmmm....

Comment fonctionnent les paratonnerres?

Comment fonctionnent les paratonnerres? Si le courant électrique d’un éclair frappe une édifice, il rencontre beaucoup de résistance, ce qui cause un feu Une paratonnerre est fait de métal, alors c’est un conducteur. Elle donne une route sans résistance pour le courant électrique. Les paratonnerres ont des fils qui sont liées à la Terre, alors le courant est donnée au sol, et l’édifice n’est pas endommagé/brulé.

Hmmmm....

Comment fonctionnent les câbles de démarrage (jumper cables)?

Comment fonctionnent les câbles de démarrage (jumper cables)? On doit lier les fils rouges entre les deux autos. Un côté du fils noir est attaché à la battérie qui marche. L’autre côté du fils noir est attaché à quelque chose métallique sur le moteur du voiture qui ne marche pas.

Comment fonctionnent les câbles de démarrage (jumper cables)? Cette situation donne une route de mise à terre. Les électrons peuvent voyager des battéries à la voiture, ensuite à la terre. Les personnes qui attachent les cables ne seront pas electrocutés car une route moins résistante (que leur corps) à la terre était crée.

Est-ce que l’air est un conducteur ou un isolant? D’habitude, l’air est un isolant. Si deux objets possèdent des charges qui sont très grands, la puissance de leur intégration peut décomposer des molécules d’aire (en pos et nég).

Est-ce que l’air est un conducteur ou un isolant? Les molécules d’aire deviennent chargés, qui fournit une route pour les électrons. Dans ce cas, l’aire est un conducteur. Exemple: les éclairs 

Comment est-ce que les étincelles (sparks) sont formées? Les molécules d’air doivent être ionisées (décomposées en ions positives et négatives) premièrement. Les ions forment un canal qui laisse les étincelles voyager dans l’air.