TP N°1 : ÉLECTRISATION PAR FROTTEMENT
TP N°1 : ÉLECTRISATION PAR FROTTEMENT. Introduction : Certaines substances lorsqu'on les frotte
notes de cours de PHYS 111
frottement ou contact. Nous allons voir qu'il n'y a pas `a proprement parler ”apparition” mais plutôt transfert de charges. Electrisation par frottement.
ELECTRISATION PAR FROTTEMENTS
ELECTRISATION PAR FROTTEMENTS. Exercice 1 : interactions entre charges Recopier et compléter les phrases suivantes : L'électrisation par frottement est un ...
Electricité
Comment peut-on rendre un corps « électrique » ? 1.1 Electrisation par frottement. 1.1.1 Faits observés ( dans la vie courante). 1. Un disque tournant sur un
VOCABULAIRE : Complete les phrases suivantes : Lélectrisation
SERIE N°5 : ELECTRISATION PAR FROTTEMENT LE COURANT ELECTRIQUE. Page 2. L'EDUCATION EST UNE RICHESSE © SEUL LE MEILLEUR EST EXCELLENT. 2. 4.1Sidy frotte une
Chapitre I : Electrostatique Cours No 1
phénomène l'électrisation par frottement. b) Electrisation par influence : Une boule chargée positivement attire les électrons libres de la tige conductrice
- Phénomène délectrisation 1-Electrisation par frottement Si on
- Phénomène d'électrisation. 1-Electrisation par frottement. Si on frotte une baguette (verre ébonite
Cours physique Phénomène délectrisation Chapitre N°1 I
II- Les autres modes d'électrisation : 1°) Electrisation par influence : - Lorsqu'on approche le bâton en verre frotté (porte des charges électriques positives)
Électricité
frotté en un endroit différent. Électrisation par frottement Si un corps frotté est capable d'attirer des lambeaux de papier ou de faire briller une lampe à ...
Title_Page 1..2
On constate alors que la charge apportée par frottement se répartit sur toute la tige métallique. Il est possible d'électriser de petites boules d'aluminium sus
[PDF] PHYS304_Chapitre1pdf - notes de cours de PHYS 111
Nous allons voir qu'il n'y a pas `a proprement parler ”apparition” mais plutôt transfert de charges Electrisation par frottement Lorsqu'on frotte deux corps
[PDF] TP N°1 : ÉLECTRISATION PAR FROTTEMENT - Physagreg
? Réaliser des expériences d'électrisation par frottement ? Connaître la différence entre un conducteur et un isolant ? Savoir interpréter ces notions en
[PDF] Electricité
1 1 Electrisation par frottement 1 1 1 Faits observés ( dans la vie courante) 1 Un disque tournant sur un tourne-disque et soumis aux frottements de
[PDF] Chapitre P1 : (TP-Cours) Les phénomènes délectrisation
1) Electrisation par frottement : Matériel : Chiffons de laine morceaux de tissu peau de chat Différents matériaux (règle en plastique règle métallique
[PDF] Phénomène délectrisation - AlloSchool
Phénomène d'électrisation 1-Electrisation par frottement Si on frotte une baguette (verre ébonite matière plastique ) contre un chiffon
[PDF] Électrisation par contact et par influence loi de coulomb et loi de la
au contact du bâton électrisé par frottement de même signe donc la boule est repoussée b) Le pendule (1) portant la charge Q est mis en contact avec deux
[PDF] Électriser un corps - Rédiger un exercice
2) Comment électriser un corps positivement ? Un corps s'électrise positivement s'il perd des charges négatives Lors du frottement le corps frottant va
[PDF] Feuilletagepdf - Dunod
chiffon Bâton frotté Figure 1 1 Illustration du phénome`ne d'électrisation Le bâton est électrisé par frottement : il porte alors une charge électrique
[PDF] TC1 - Phénomènes fondamentaux de lélectrostatique - électrisation
Electrisation par frottement Certains corps frottés acquièrent la propriété d'attirer les corps légers On dit qu'ils sont électrisés par frottement
[PDF] Électricité - ALlu
Électrisation par frottement Si un corps frotté est capable d'attirer des lambeaux de papier ou de faire briller une lampe à lueur il a été électrisé par
Propri´et´es´electriquesdelamati` ere
Lamat i`eremontredespropri´e t´es´electriqu esquiont´e t´eobserv´eesdepuisl'antiquit´e.Nous allonsdistinguer
lesplusfon damentalesdec espropri´et´es.1Pr opri´et´es´electriques
1.1Electrisation d'uncorps
Lesph´e nom`enesd'´electrisationsontvisible sdefa¸concourantedanslaviequotidienne.Parexemple :
-Lad´ echargequel'onressentdans lesdoigtsl orsqu'onsort d'unevoitureentouchants acarcassem´ etallique
partemp schaudetsec.Unpe tittrucpour´e viterc ettesensation tr` esd´esagr´eable:p rendrelaporte `a
pleinemainAVANTdepose rsonpiedsu rlesol.De cettef a¸con,lad´ech argeser´ epartitsurune plus grandesurfacee tonlasent`apeine. -Les´et incellesqu'onobservedanslenoirenreti rantunpullsyn th´etiqueouenlainep artempssec .-L'attractiondepetitespoussi` eresq ueproduitunbˆatondeplast ique(uner`egle)frott´eavecdela laine.
Chacundecesph´e nom`ene sestlamani festationdecharges´electriquesquiapp araissentpar frottem entou
contact.Nousallonsvoirqu' iln'y apas`apropreme ntparler"ap parition"maisplutˆ ottransfer tde charges.
Electrisationparfrottement
Lorsqu'onfrottedeuxcorp sisolantsl'unave cl'autre,ils eproduituntr ansfertdechargesdel' un`al'autre: c'estleph´enom`e nedetribo´electricit´e.Ondit quelecorps isolantest´electris´eparfrott ement.Uneillustrationpratiquesim pledec eph´enom`ene
estlefrot tement d'uner`egleenplastiqueavecun vˆetementenlain e:lar`egleattireal orsdepe titsobjetstr`es
l´egerscommedesmorce auxdepapier.Recherchezcequ'estune"listetri bo´el ectrique"etd´eduis ez-endes exp´eriencessim plesquevouspouvez
faire.Recherchepersonnelle
78Chapitre1-Propri´et´es´ele ctri ques delamati`ere
Figure1.1:Electris ationd'unbˆatondeverreparfrottementsuru nepeaudecha t(unchatisol´eparl escou ssinetsde ses
pattespeutsecharger sous50000Vo lts... ).Leverresechargepos itivement,la peauduchatn´eg ativement.
Electrisationparinfluenceetparcontac t
Quesepasse -t-ill orsqu'onapprochedeuxcorps´elec tris´esl'undel'autre? R´ealisonsl'exp´erienc esuivante:
Figure1.2:.
-Onappr ocheunobjet(bˆaton)isolan tcharg´ ed'unobjetisol ´econducteur,commeu nesph`erem´etal lique
suspendue`aunfilisolant(filden ylonoud ecoutur e);ons upposequelasph`e ren'estgl obalemen tpas charg´ee,dumoinsaud´ebut.Dansuncondu cteur ,leschargesn´egativespr´esentes(l es´electr ons)peuventbouger .Lorsquecescharges
n´egativesbougent,elleslaiss entderri`ereellesl esatomesionis´esd ucristal(g´en´eralemen t,lescorpsm´etalliques
sontform´e sdegrainscristallins) .Cesat omesionis´esson tcharg´espositivementpuisquelemat´eri auest
neutreaud´epart.Sil'onap procheun corpscharg´e,quel'onvas upposer charg´en´egativ ement,delasph`ere,le s´electr ons
pr´esentsdanslem´etalmigrentl eplusloinp ossible deschargespositiv esquis'approchent. Lasph`e re
m´etallique,toujoursneutreglobalemen t,voitlar´epartitiond eschargesensonseinse modifier.Conclusion,
lecorps quiinfluence modifielar ´epartitiondechargessurlecor psinfluenc´e. Maiscen'e stpastou t.Commelescharges +surla sph`eresontpl usprochesde scharges!dubˆaton ,ily aun eattraction. Lasph`ereetlebˆatonsontattir ´es l'unversl'autre. Quesepasse -t-il silebˆatonestcharg´epositiveme nt?Recherchepersonnelle
-Sion´et abli tlecontactentrelesdeux corps,l eschargesn´egative spr´esentes`ala surfacedu bˆatonvont
migrersurlasph`e re(ilyau ntransf ertdecharges)pour´equil ibrerl'en sem ble .-Unefoisl etransfer te!ectu´e,lasph`ereestch arg´ee n´egativementpuisqu'ell e´etaitin itaialementneutreet
qu'onluiaglobale mentapport ´ed eschargesn´egatives.Commeleb ˆatonestencorecharg´en ´egativeme nt
2-C har ges´electriques9
(bienquemoinsqu' avantlecon tact),lesdeux corpssontcharg´esavecle mˆemes igne,ilyar´epulsionune
foisletran sferte !ectu´e. Principedefonctionnementd esmachi nes´electrostatiques:VandeGraaf,Wimshur stRecherchepersonnelle
1.2Conducteurs etisolants
Onpeut classerlesmat´ eriauxselonlacapacit´ equ'ilson tdepermettrelepassagedesch arges.-Mat´eriauxconducteurs:le satomesdumat ´eriausontli´ esentr eeuxmaisles´electronsd escouches
atomiquesp´eriph´erique sn'ontbesoinquedetr`espeud'´energie(fournieparl' agitationthermi que)pourse
retrouverdansun´etato`uils sontli´es` al'ens embledesnoy auxetnon`au nnoyaupart iculier.O nditqu'ils
sontdanslab anded'´ene rgiede conduction.Glob alement,chaqueatome"voit"enmoyen neunn uaged'´electronsquineutraliselachargedes onnoyau,mais les´electronsp´eriph´erique speuv entsemouvoiret
onpe utapproximerl eurensembleparun"gaz"d'´electr onspresqueli bres.Onparle d'´electronslibrespources´el ectronsqui peuventsemouvoiretquisontceu xquivontpe rmettre
lacondu ctiondumat´eriau.Dansunm´et al,lade nsit´ed'´electronslibres (=lenombr eparuni t´edevolume)
est"10 27m !3
-Mat´eriauxisolants:le s´electr onsp´eriph´eriquessonticitr` esli´esauxnoyauxetnepeuventpasformerde
"gaz".Ille urestt r`esdi"ciledebouger.La densit ´ed'´electronsl ibr esestalorsquasinulle.Undi´electrique
estunisolan t.-Mat´eriauxsemi-conducteurs:san sentrerdan sled´etail,ilyaunc asinterm´e diaire entreconducteur
etisolan t,onparledesemi-conducteur.Lad ens it´edeporteursdechargelibr esyest "10 17 `a10 23m !3 Ilpeu tyavoirdanscec asde sporteursdec hargepositiv es,mais cecie sthorsdepr opospourcecours. Quelleestlastruct ured'unse mi-con ducteur?Qu'est-cequ'undopage, unebanded'´en ergie,unebande interdite?Nevousa!olezpas,ce sontdesnoti onsdi"cilesetpasindis pensabl espours uivrececours.
Recherchepersonnelle
2Ch arges´electriques
Leph ´enom`ened'´electrisationestconn udepuisl'Antiquit´e,avecl'ambre.Engrec"ambre"s edit"elek tron".
Commentest-onarriv´e `alaconclusionqu 'iln'yavaitquedeux typesd echarges ?2.1Ty pesdecharges´electriques
Surunisolan t´elec tris´eparfrottem ent,leschargesrestentlocalis´eespui squepar d´efinitionellesnepeuvent
pasbouge r(voirci-dess us)Parcontr e,dansunetigedem´et al´electri s´eeparcont act,lesch argespeu ventbougeretser´ epartissentsur
toutelasurface delati ge(nousverronspourquoi unique ments urlasurfac eunpeuplust ard).DuFay( 1733)a´et´el 'undes pre miers`a´etudie rl'´electris ationdeboul esdem´etalsuspendues`aun filisolan t.
Ilache rch ´e`ales´electriseravecd esbˆaton sfaitsdem at´eriauxdivers.Lesconstatationsont´et´e lessuivantes:
-sideu xboulessontchar g´eesaveclemˆe mebˆaton,el lesserepoussent-sil'un eestcharg´eeavec unbˆatonde verrefrott´eavecundrap ,l'autreavecu nbˆatond '´ebonitefrot t´eave c
delalai ne,onaat tractionentreles deu xbou les.10Chapitre1-Propri´et´es´ele ctri ques delamati`ere
Apr`esungrandnombr ed'exp ´eriences ,onenaconcluqu'i lyavaitdeuxtypesdecharges´electriquesetque
-lescorpspor tantlemˆemet ypedechargeserepou ssent -lescorpsp ortantdescharges detypedi!´erents'attirentParconvention,
-lacharge apparaissantsurl '´ebonite(frott´eavecdela laine)a´ et´eappel´eechargen´egative
-lacharg eapparaissantsurlev erre(frott´eavecundrap)a´ et´eappel ´eechargepositiveUncor psnoncharg´ees tneutre
2.2Cha rges´electriques´el´ementaires
Jusqu'aud´ebutdu20
esi`ecle,onnesavaitpascequ' ´et aitcet te"´el´ectricit ´e".L'hy poth`e selaplussimple´etait
qu'ils'agissaitd' unfluidetr`esparticuli er.En1908,RobertAn drewsMillikanar ´ealis´euneexp´e riencequia
montr´equelacharge´el ectrique nepeut pasˆetres´epar ´eeen´el´ementspluspetitsquee=1,6.10
!19C,o` uCest
le"Coulom b",l'unit´edecharged anslesyst`emeinternational.D´ecrirel'exp´eriencede Millikan
Recherchepersonnelle
Paraille urs,onamontr´eque
-l'´electronporteunechargen´egative´ el´ementaire, c'est`ad irelapluspet itepossible -leproton porteunechargep ositive´el´e mentaire2.3Conservation delacharge´ electrique
Danslesex p´erience sd'´electrisation,ilyatoujours´echangede charges,jamaisdecr´eation.Pourunsys t`eme´ electriquementisol´e,las ommealg´ebriquedesquantit´esdecharges´electrique sseconserve
3De nsit´edecharges´electriq ues
Lach arge´electriqu e´el´ementaireesttr`esfaible.Oncon sid`erequ'unechargeQmacroscopique(Q=N.eavec
Ntr`esgrand)ser´e partitdefa¸conc ontinu esurlescorpsmacroscopiques( commeun "fluide",lesanc iensn'avaient
pascompl `etementtort,leurvision´etaitseulement incompl`ete) .Cettedistri butiond´ependde lag´eom´etriedu
corpsetduprobl `eme`a traite r.Lagrandeurquipermetdedir equell eestla"concentration"de char ge`aun endroitdonn´eestlan otiondedensit´e,qu enousallonsd ´eveloppe r.3.1Notionde densit´e
Imaginonsuneforˆet,ave csesclair i`eres.Pouvonsnousattr ibuerunequan tit´enum´ erique(unnombre)`ala
"concentration"d'arbresenunendroitdece tteforˆet?Oui,ilsu"tde compte rlenombred'arbressur unesurfacedonn´eeautourde l'endroitenquestion etdediviserc enombr eparlavaleurnum´eriquedel asurfac e.
3-Den sit ´edecharges´electriques11
Pouvez-vousestimercenombreenk m
!2 ,ous il' onveut ennombred' arbresparkm 2 ,c' est´equivalent, pouruneforˆetdanslaquelle vousvousˆe tespromen´e?Biensˆur, cettevaleu rserad'aut antplusfaiblequ' ilyaungrand
nombredeclairi`er espri sesencomptedanslecomptage.Sil'ong ´en´eralis enotreexemple,ladensit´ed'unecert ainegrandeures tlavaleurdelagrandeurparuni t´ede
l'espacequilacontient. L'espaceenq uestion peutˆetre`auneouplusieur sdimensions(ligne,s urface, volume)
Quelquesexem ples:
-ladens it´ed'arbreslelongd'unerou te(bord´eed'arbres´evi demmen t)estlenom bred'arbresparkm de
route,parexemple 20arbres /km=0,02arbres/m=0,02m !1 .L'u nit´e"arbres/m"estlamˆe meque"m !1 puisqu'unnombred'arbresn'apas dedimension. -ladens it´ed'arbresdansuneforˆete stlenombred'arbresparkm 2 oupar hectar e.Donnerunordrede grandeur. -ladens it´edepopulationsurunterri toirees tlenombred'habitantspark m 2 .Par exemp leladensit´e moyennedepopulationenFran cepeu tsecalculer:d h nombred'habitants surfacedupa ysenkm 2 #64·10 6 /550000#116 km !2 .On n'oubl iepasquel'unit´e"habitan ts/km 2 "es tlamˆemeq ue"km !2 "pu isqu'unnombred'habitants n'apasdedi mensi on.-ladens it´edeplanctondanslamerest laquant it´e(enmasseparexem ple)deplan ctonparu nit´edev olume
d'eaudemer.El les'ex primeeng/m 3 oukg. km 3 outou teunit´e´equ ivalente.Lecal culdeladensit´e d'une grandeur estlavaleurdecettegrandeur divis´eeparl'ex tensiondel'espacequi
laconti ent.Lecalculpratiqued´epen dde ladimensiondel' espace: -Cas`a1d imensi on:s oitlagrandeurA l r´epartieuniform´ementsur unecourbedelongueurL,sadensit´e lin´eiqueestd l =A l /L -Cas`a2d imens ions :soitlagrandeurA s r´epartieuniform´ementsuru nesurfaceS,sadensit´esurfacique estd s =A s /S -Cas`a3d imensi ons: soitlagrandeurA v r´epartieuniform´ementdans unvolumeV,sadensit´evolumique estd v =A v /VCommeonlevoit,on doit d´eci derdelalongueu r(ou surfaceouv olume)int´eressante.Enchoi sissant unelongu eur
(ousurf aceouvolume)infinit´e sim ale,etlavaleurdelagr andeurcorrespondante,forc´ementinfinit´esimale,on
calculeladensit´elocaledecett egrandeur.Parexem ple,sionveutcalculerlad ensit ´edepoilssurledosd"un
chien,onprendraunpe tit esurfacedepeaudSetoncom pte ralepetitnombredepoils quiypou ssentdN.La densit´eserad!=dN/dS.C lairement,cettedensit´epeutvari erselonl'endoitcon sid´er´e...3.2Densit´ elin´eiquedecharge
Consid´eronsuncorpsfiliforme(unfil) ,deform equelconquee tdelongueurtotaleL.Une chargetot aleQestr´epart ieuniform´ementsurlefil,c 'est`a direquec haquemorceaudefilde mˆeme longueurlportelamˆeme
charge.Onpeutconsi d´erer lefilcommen'a yantqu'unedimensionetond´efinitla densit ´elin ´eiquedecharge ":
Q L $Q="L(1.1) L'unit´ededensit´elin´ eique dechargeestnaturellementle Coulombparm`etre:C.m !1Silach argeQn'estpasr´eparti eunifor m´ement,ladensit´elin´e ique"calcul´eeci-dessusestuned ensit´e
moyenne.Si onveut d´e finirunedensi t´eenunpointdonn´eM,il fautcons id´ererun elongueur´el´ementairedlet
lacharge ´electrique´ el´ementairequ'elleportedQ.Ce sontde squantit´e sinfinit´e simales.Ladensit´elin´eiqued e
charge"(M)en toutpoin tMestalors: "(M)= dQ dl $dQ="dl(1.2)Lac hargetotaleestla sommedetoutes leschargesi nfinit´ esimalesdQlelongd ufil,c'est `adir el'int´egr ale:
12Chapitre1-Propri´et´es´ele ctri ques delamati`ere
Figure1.3:Illustra tiondeladistributiondechargessurun fil.Lad ensit ´edechargesestsymbolis´eeparleniv eaude
gris.Figuredeg auche:distribut ionuni formedecharges,`adroi te: distributionnonuniforme. Q= M"fil dQ= M"fil "(M)dl(1.3)3.3Densit´ esurfaciquedecharge
Consid´eronsmaintenantuncorpsmat´e rieldesurfacetotaleS.Si lachar getotaleQestr´epart ieuniform´ement
surlasurf ace,c'e st`adirequechaque´el´ ementdesurfaced emˆeme valeursportelamˆemec harge,ond ´efinitla
densit´esurfaciquedecharge !: Q S $Q=!S(1.4) L'nit´ededensit´esu rfaciqu edechargeestleCoulombparm 2 :C.m !2Silach argeQn'estpasr´eparti eunifor m´ement,ladensit´esurfac ique!d´efinieci-dessusest unedensit´e
moyenne.Si onveutd ´efi nirunedensi t´elocaleenunpointdonn´ eM,il fautcons id´ererun esurface´el´ementaire
dSetlach arge´el´ ementairedQqu'elleporte.Cesontdesq uantit´esinfinit ´esimal es.Ladens it´esurfac iquede
charge!(M)en toutpoin tMdelas urfacee stalors: !(M)= dQ dS $dQ=!dS(1.5)Lac hargetotaleestla sommedetoutes leschargesi nfinit´ esimalesdQsurlasurf ace,c'e st`adirel'int´egrale:
Q=M"surface
dQ=M"surface
!(M)dS(1.6)3.4Densit´ evolumiquedecharge
Consid´eronsenfinuncorpsmat´erield evolumeV.Si cettef oislachargetotaleQestr´epart ieuniform´ement
danslevolum e,c'es t`adirequechaque´e l´ementdevolume demˆem evaleurvportelamˆemec harge,ond ´efinit
ladens it´evolumiquedecharge#: Q V $Q=#V(1.7)4-LoideCoulomb13
Figure1.4:.
L'unit´ededensit´evolu miqued echargeestleCoulombparm 3 :C.m !3Silach argeQn'estpasr´eparti eunifor m´ement,ladensit´evolumi que#d´efinieci-dessusest unedensit´e
moyenne.Si onveutd ´efi nirunedensi t´elocaleenunpointdonn´ eM,il fautcons id´ererun volume´el´ementaire
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