L'électricité statique

L'électricité statique est associée aux phénomènes de charges électriques au repos, lorsqu'il n'y a pas de circulation des charges électriques (comme dans un circuit).

Les substances qui nous entourent ont normalement autant de protons que d’électrons, ce qui en fait des substances neutres. Cependant, il arrive des situations où ces substances perdent leur neutralité (ou deviennent chargées).  C’est à ce moment qu’il sera possible d’observer des phénomènes d’attraction et de répulsion.


On doit savoir que les électrons sont des particules mobiles. Elles peuvent voyager à l’intérieur d’une substance et même d’une substance à une autre.  Cependant, les protons demeurent toujours dans leur matériau d’origine. 

Losqu'il y a un phénomène d'électricité statique, les électrons sont transférés d’un premier objet à un deuxième objet.
Le premier aura nécessairement un surplus de protons (donc, sera positif, car les électrons l’ont quitté).
Le deuxième aura un surplus d’électrons (donc, deviendra négatif, car il reçoit les électrons).

L’attraction et la répulsion des aimants ne sont pas représentatives de phénomènes d’électricité statique car il n'y a pas de transfert de charges.


Il y a deux façons d’électriser un objet ou de lui attribuer une charge.

L’électrisation d’un objet par frottement

Lorsqu’on frotte un objet contre un autre avec une pression suffisante, les électrons seront arrachés de leur milieu d’origine pour se diriger vers une substance qui a la propriété d’attirer davantage les électrons.  Il faut donc savoir quelles substances attirent le plus les électrons. 
 
On appelle série électrostatique cette liste dans laquelle on classe les substances qui peuvent être chargées en plaçant au début de la liste la substance qui attire le plus les électrons et à la fin de la liste la substance qui les donne le plus facilement.

Si on frottait de l’ébonite avec de la soie, l’ébonite attirerait les charges négatives (puisqu’il apparaît avant la soie sur la liste) et deviendrait donc négative alors que la soie deviendrait positive due à un surplus de charges positives (ou à un manque d’électrons).


On peut donc remarquer qu’après le frottement, l’ébonite a un surplus de charges négatives.  On dira alors qu’elle est chargée négativement.  De la même façon, la soie a un surplus de charges positives et c’est pourquoi on dira qu’elle est chargée positivement. 
Par conséquent, si on approchait l’ébonite de la soie après que ceux-ci soient chargés, on observerait une attraction entre les deux matériaux puisque les charges contraires s’attirent.

L’électrisation d’un objet par contact

Une deuxième façon d’électriser un objet est de lui transférer par contact un surplus de charges appartenant à un autre matériau ou encore d’attirer certaines charges à partir d’une autre substance déjà chargée.


 
Il est important de comprendre que dans un matériel contenant un surplus de charges négatives, il y a une répulsion des charges en excès.  Donc, quand le matériel chargé touche à la sphère, cette répulsion fait en sorte que ce surplus de charges négatives sera distribué également dans le matériel chargé ainsi que dans la sphère.

Regardons maintenant ce qui se passe si l’objet que l’on approche est chargé positivement.
 
On observe cette fois-ci que l’objet chargé positivement attire les charges négatives dans la sphère à charger.  La sphère aura donc une charge positive à la fin du processus puisque des électrons ont été transférés.
 
Ce n’est que lorsqu’un objet a été chargé positivement ou négativement que l’on observera de l’attraction ou de la répulsion entre les objets, ce qui est en fait la conséquence du phénomène d’électrostatique. 

Les exercices

Les références

  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse