Electricity

What is it? Electricity is created inside the atom. Each substance is made up of atoms. Atoms contain a nucleus which is made up of protons and neutrons.

On the exterior of the nucleus are the electrons. These electrons move around in an orbit around the nucleus.

Electrons can move from one atom to another. When one electron jumps from one to another, another electron must move. When electrons move quickly from one atom to another, the result is electricity!!

Charges?? + - All object possess an electrical charge. A charge can either be positive or negative depending on the quantity of protrons and electrons. Remember that all electrons possess a negative charge! + -

Charges?? - + NEGATIVE Protons are in the nucleus and have a positive Atoms having more electrons than protons will have _________ charge. - + - - + - - + + - NEGATIVE - - - -

Charges?? Atoms that possess more protons than electrons will have a ______ charge. Determine the charge on these two atoms. 10 electrons 2 electrons 5 protons 5 protons - + + - + + + + - POSITIVE - NEGATIVE POSITIVE

The law of attraction and repulsion

Two objects with opposite charges will Two objects with the same charges will attract. repel.

Opposite charges will attract + - Like charges will repel + + - -

Electrostatics

Static Electricity Static electricity is a charge that stays on the surface of an object. The electrons move between the objects when they come in contact with one another.

Static electricity Before rubbing the balloon in your hair, the two objects (your body and the balloon) are neutral (the quantity of protons are equal to the number of electrons. ) After rubbing the balloon in your hair, the electrons move from your hair to the balloon. - + - + + + - -

Static electricity - Remember!! PROTONS do not move!!! Your hair looses their electrons and the hair has a POSITIVE CHARGE. - + - + - + + +

+ - + - + - - +

Static electricity + + + + + + Each strand is now POSITIVE. Like charges push themselves apart and so that each strand now separates itself from one another. +

+ - - + + - + -

Insulators and Conductors - What are they?

Conductors A conductor is a material that allows electric currant to travel easily through it. Metals are good conductors. Examples: copper, gold, aluminum, brass, silver, stainless steel.

travel easily because there is a Conductors Conductors allow electrical currents to travel easily because there is a lot of space for the electrons to move.

Insulators An insulator is a material that does not allow electrical currants to travel easily through it. Examples: plastic, rubber, glass, wood.

Insulators Insulators block the electrons so they they have difficulty travelling through the material.

Questions!!!

Why is static electricity worse in winter?

Static electricity and winter Cold air becomes much drier in winter. There are less molecules of water in the air during winter. This aggravates the problem of static electricity.

Dry air is an insulator, so it does not attract negative charges in our body. Normal air is a weak conductor, so a lot of our negative charges are attracted to the air during the other seasons.

During winter, static electricity accumulates on our clothes and on painted and polished surfaces. Electrons wait until they find a source of protons, and then ZAP!!!

Three ways to accumulate an electrical charge Charging by friction Charging by contact Charging by induction

Let’s have a look!!  FLASH!! 

The conductivity of solids silver copper the Earth wood metal salt water cotton the human body rubber pure water SUPER CONDUCTORS SEMI INSOLATORS CONDUCTEURS CONDUCTORS Insulators Very difficult for electrons to travel high resistance Conductors Electrons can travel easily high conductivity

Electrostatic substances Substances which become easily charged POSITIVE ~ Objects which loose their electrons ~ glass, wool, cat hair, human hair, silk

Electrostatic substances NEGATIVE ~Objects which gain electrons ~ platinum, gold, rubber, plastique

Let’s have a look FLASH!! 

The principal of conservation of charge Electrons can neither be created nor destroyed. Electrons can move when two objects are in contact but the original number of electrons always stays constant.

Charging by Friction

Charge it! - Read page 298 - 299 from textbook.

Charging objects by FRICTION When two objects enter in contact many times (friction), the electrons leave one object et enter another. A B

Charging objects by FRICTION Object A acquiers a charge Object B acquiers a charge Ex: Balloon/comb in your hair NEGATIVE POSITIVE

+ - + - + - - +

The two objects were not already charged but now become charged during the process. The two objects possess opposite charges in the end, as the electrons left one object and went to the other.

List of electrostatic substances Acetate Glass Wool Cat hair, human hair Calcium, magnesium, lead Silk Aluminum, zinc Cotton Wax Ebony Plastic Carbon, copper, nickel Rubber Sulphur Platinum, gold Gives away it’s electrons easily Increasing tendancy to gain electrons Electrons shared with great difficulty

Reflection questions A silk shirt and a pair of wool socks are placed in a dryer. What type of electrical charge will the silk shirt have after being rub with the wool socks? Explain your answer. What are the best types of brushes to use in winter: plastic or aluminum? Support your answers.

Charging objets by Contact

Lab demonstration – what is happening?

Charging objects by CONDUCTION (contact) If an object which is already charged TOUCHES a conductor, the electrons will be transfered between the two objects. Ex: your body and the door knob

Conduction ~ Negative charge NEUTRAL charge négative Negative charge Conductor: carries a negative charge, which means there are more electrons in the conductor than in the object. When the conductor touches the object, the electrons will leave the conductor and enter the object. In the end, the object will have a negative charge

Conduction ~ Positive charge + NEUTRAL + Conductor: carries a positive charge, which means there are less electrons in the conductor than the object. When the conductor touches the object, the electrons will leave the object and will enter the conductor . In the end, the object will have a positive charge.

Conduction After Before During

Why do we feel a shock when we walk across carpet? When you walk across the carpet, the electrons leave the carpet and attach to your body. Now your body has extra electrons. When you touch a doorknob, the electrons transfer to the knob. ZAP! You feel a discharge of electrons!! 

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!! 

Les Questions!!!

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.

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.

Les Questions!!!

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

Les Questions!!!

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 à côté du ballon. + - + - + - + - + - + -

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

7é 7é + - - - - - + - - - - + - - - - + - 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. Cela va continuer jusqu’au temps que la quantité d’électrons est égale dans les deux objets. 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 Les 2 objets ne TOUCHENT JAMAIS, ils s’approchent seulement À cause qu’il n’y a pas de connexion, les électrons ne vont pas passer d’un 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… Un objet chargé 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

Regardons!! 

Regardons!

Les Questions!!!

Plus avancée…

Plus avancée…

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.

Regardons!!  Regardons!! 

Regardons!! 

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.

Woop! Les Questions!!!

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), leur 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

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

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.

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 batterie 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 batteries 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?

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?

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.