Électricité et magnétisme (203-NYB) Chapitre 1: L’électrostatique Thalès de Milet (600 av. J.-C.): l’ambre (elektron) est électrisée par frottement avec la laine ou la fourrure. Lucrèce (98-55 av. J.-C.): description des aimants en provenance de la Magnésie. William Gilbert (1554-1603): distinction entre les phénomènes électriques et magnétiques. I1 inventa le terme « électrique ». Otto von Guericke (1602-1686): la première machine électrique par frottement. L’étude des effet électriques crées par des charges au repos est ce que l'on appelle l‘électrostatique.

1.1 La charge électrique Charles Du Fay (1698- 1739) suggéra en 1733 que les charges, qu'il appelait « fluide électrique », devaient être de deux types. I1 nomma « vitreuses » les charges crées sur le verre et « résineuses » les charges apparaissant sur la soie. L'expérience montrait clairement que des charges de même type se repoussent et des charges de types différents s'attirent.. Vers 1750, Benjamin Franklin (1706-1790) émit l'hypothèse qu'un seul fluide s’écoule d'un objet vers l'autre. L'objet recevant le fluide était dit positivement chargé et l'autre, négativement chargé. Selon notre conception actuelle, un objet neutre possède le même nombre de charges positives et négatives. Le frottement fait passer des électrons ou des ions d'un corps a l'autre.

1.1 (suite) Quantification de la charge. L’expérience de Milikan montre que la charge électrique est quantifiée: elle est toujours un multiple de la charge élémentaire e (le quantum de charge). Conservation de la charge. La charge totale d'un système isolé reste constante. La « change totale » signifie la somme algébrique (+ et-) des charges. Ce résultat a été obtenu par Franklin qui conclut que la quantité de fluide gagnée par la tige était égale à la quantité de fluide perdue par l'étoffe, la quantité totale de fluide restant inchangée.

1.2 Conducteurs et isolants On classe les matériaux en conducteurs et en isolants, selon la mobilité des charges électriques. Les métaux, les plasmas et les solutions ioniques sont des conducteurs car ils possèdent des charges libres. La mobilité des charges est caractérisée par un temps de relaxation qui varie de 10-12 s - 1010 s.

1.3 Le phénomène de charge par induction En 1753, John Canton (1718-1772) s'aperçut qu'un objet métallique isolé peut se charger sans entrer en contact avec un corps chargé. Ce processus de charge sans contact est appelé induction.

1.4 L'électroscope à feuilles Inventé par Abraham Bennet (1749-1799), l'électroscope à feuilles est constitué d'une ou de deux minces feuilles d'or ou d'aluminium fixées à une tige métallique. Si on approche d'un électroscope non chargé une tige en verre chargée positivement. Les électrons du plateau métallique sont attirés par la tige et créent, en se déplaçant, un déséquilibre des charges; ce déséquilibre fait apparaître une charge positive sur les feuilles, qui se repoussent mutuellement. L'électroscope nous permet de déceler la charge mais ne nous permet pas de la mesurer. L'électroscope peut servir à détecter les rayonnements ionisants.

1.5 La loi de Coulomb

1.5 (suite) Le principe de superposition