notes de cours de PHYS 111
Le verre se charge positivement la peau du chat négativement. Electrisation par influence et par contact. Que se passe-t-il lorsqu'on approche deux corps
Phénomènes électrostatiques
Électrisation par frottement . à influence et d'un modulateur à ailettes entraî- ... mental à l'origine de l'électrisation
Electrostatique
b- Par contact avec un corps déjà électrisé; c- Electrisation par influence ; ... On peut en tirer désormais une définition du Coulomb:.
dTÉlectromagnétisme
Définition des opérations de symétrie du soufre) électrisé par frottement on constate que la charge électrique reste localisée a` l'endroit frotté.
Risques électriques.pdf
conséquences sont l'électrisation l'électrocution
TP14 – Introduction à lélectrisation
Seuls les corps isolants peuvent s'électriser par frottement. 5. Donner la définition de isolant/conducteur établie par Gray. Rappeler la définition que vous
Électroscope Grand modèle 03699
Or comme 2 charges de même signe se repoussent l'aiguille va s'écarter de la tige fixe. 2 - Électrisation par influence. 2.1. Matériel nécessaire. ? Un
ELECTRECITE (PHY2)
2 Définition . dipolaire de la distribution est par définition : ... 2°) Dans cette expérience le conducteur A a été électrisé par influence.
Etude du phénomène délectrisation par écoulement sur les cartons
2 mai 2007 2.4.1 Influence de la nature chimique et du raffinage de la pâte . ... `a 20?C. On se reportera au lexique pour la définition de « sens.
Foudroiement – Accident de fulguration
pour effet que la terre située sous le nuage
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 edechargeestleCoulombparmquotesdbs_dbs1.pdfusesText_1[PDF] electrisation par influence explication
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