Electrostatique

1. Electrostatique

2. Charge électrique • La charge électrique est une grandeur physique qui s'exprime en coulombs. • Des charges électriques peuvent être produites par frottement. • En frottant vigoureusement de la soie sur du verre, des électrons sont transférés du verre à la soie. • Il y a alors un surplus d'électrons sur la soie qui devient chargée négativement et il y a un manque d'électrons sur le verre qui devient chargé positivement. • Si la soie et le verre sont remis en contact, la charge positive portée par le verre et la charge négative portée par la soie s'annulent. • Au fur et à mesure que les électrons retournent de la soie au verre, la valeur de la charge électrique des deux matériaux diminue. • On peut aussi faire de l’électrisation par induction ou par contact

3. Quelques chiffres • Le coulomb correspond à 6,242×1018 charges élémentaires (positives ou négatives). • Un corps portant une charge positive de un coulomb possède 6,242×1018 protons de plus que d'électrons. • 1 coulomb= 1C; • 1 électron = 1,602 x 10-19 C

4. Conductibilité électrique • Supra conducteur (-100°c) ex: Aluminium à -272°C • Conducteur …. Électrons libres (déplacement facile des charges) • Semi conducteur … (dopage) ex: silicium, Germanium • Isolant …. Impossibilité de déplacement des charges

5. Loi de Coulomb • Les charges électriques interviennent dans de nombreux phénomènes. Le premier phénomène qui nous intéresse est la force d'attraction ou de répulsion qui existe entre les corps chargés. La loi de Coulomb exprime cette force électrique; soit • F= (k q1q2 )/d2

6. Loi de Coulomb • où F: est la force électrique en newtons, • k: est la constante de la loi de Coulomb (8,99·109 N·m2/C2), • q1 et q2 sont les charges portées par le 1er et le 2e corps chargés en coulombs (C) • d: est la distance (de centre à centre) entre les corps chargés en mètres. • Si les charges sont de la même polarité, la force (positive) est une force de répulsion. • Si les charges sont de polarités contraires, la force (négative) est une force d'attraction.

7. Ex: Des charges éléctriques dangereuses Voir un autre exemple au palais des découvertes

8. Deux sphères uniformément chargées sont fixées solidement à des rondelles (tout en étant électriquement isolées de celles-ci) glissant sans frottement sur une table à coussin d’air. La charge de la sphère 2 est trois fois plus grande que la charge de la sphère 1. Quel schéma de forces représente correctement la grandeur et l’orientation des forces électriques agissant sur les sphères? Exo 1

9. Exo 2 2. Trois billes sont suspendues par des fils. On frotte divers objets contre divers matériaux et on charge ensuite chacune des trois billes en la mettant en contact avec un de ces objets. On observe que les billes 1 et 2 s’attirent et que les billes 2 et 3 se repoussent. À partir de ces informations, on peut déduire que : • Les charges des billes 1 et 3 sont de signes contraires. • Les charges des billes 1 et 3 sont de même signe. • L’une des billes ne porte pas de charge. • Cette expérience ne permet pas de déterminer les signes relatifs des charges portées par les billes.