1s – tp cours physique – phenomenes d`electrisation

1S – TP COURS PHYSIQUE – PHENOMENES D’ELECTRISATION
OBJECTIFS
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Analyse d’un texte historique
Réaliser des expériences simples mettant en jeu des phénomènes d’électrisation ;
Interpréter des expériences simples mettant en jeu des phénomènes d’électrisation
A. ETUDE DU TEXTE DE DUFAY
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Le philosophe grec du VIIeme siècle av J.C., Thalès de Milet (625 -547 av J.C.), découvre que l'ambre jaune (en grec
"électron") acquiert par frottement la propriété d'attirer les corps légers. L'ambre frotté est alors dit “électrisé.”
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Stephen Gray (1666-1736) montre que l’on peut transporter la « vertu électrique » par des fils de soie, puis de métal,
et ce même à travers le corps humain, à des substances qui ne la possèdent pas. Il parvient même à produire
l’électrification sans contact (par influence) et divise les corps en conducteur et isolant.
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L’histoire a retenu du physicien français Charles F. du Fay (1698-1739) qu’il fût le premier en 1733 à comprendre
grâce à ses expériences qu’on devait distinguer deux sortes d’électricité. Voici des extraits de son rapport à l’Académie
des sciences:
« On frotte un tube de verre pour le rendre électrique, et, le tenant dans une situation bien horizontale, on laisse tomber
dessus une parcelle de feuille d’or … Sitôt qu’elle a touché le tube elle est repoussée en haut, à la distance de 8 ou 10 pouces et
elle demeure presque immobile en cet endroit … Il demeure donc constant que les corps devenus électriques sont chassés par
ceux qui les ont rendus électriques … car … lorsqu’on laisse tomber la feuille sur le tube, il attire vivement cette feuille qui n’est
nullement électrique, mais dès qu’elle a touché le tube … elle est rendue électrique elle-même, et par conséquent elle en est
repoussée, et s’en tient toujours éloignée …
Ce qui me déconcerta prodigieusement fut l’expérience suivante : ayant élevé en l’air une feuille d’or par le moyen du tube, j’en
approchais un morceau de gomme copal 1 frotté et rendu électrique ; la feuille fut s’y attacher sur le champ … J’avoue que je
m’attendais à un résultat tout contraire parce que, selon mon raisonnement, le copal, qui était électrique, devait repousser la
feuille qui l’était aussi ; je répétai l’expérience un grand nombre de fois … La même chose arriva en approchant de la feuille un
morceau d’ambre2 ou de cire d’Espagne3 frotté.
Après plusieurs tentatives, qui ne me satisfaisaient nullement, j’approchai de la feuille chassée par le tube une boule de cristal
de roche frottée et rendue électrique : elle repoussa cette feuille de même que le tube. Un autre tube de verre la chassa de
même. Enfin, je ne pus pas douter que le verre et le cristal de roche ne fissent précisément le contraire de la gomme copal, de
l’ambre et de la cire d’Espagne, en sorte que la feuille repoussée par les uns à cause de l’électricité qu’elle avait, était attirée
par les autres ; cela me fit penser qu’il y avait peut-être deux genres d’électricité différents et je fus confirmé dans ces idées
par les expériences suivantes …
Voilà donc deux électricités bien démontrées et je ne puis me dispenser de leur donner des noms différents ... J’appellerai donc
l’une électricité vitrée, l’autre électricité résineuse … parce que le verre et le copal sont les deux matières qui m’ont donné lieu
de découvrir ces deux différentes électricités.»
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1)
2)
3)
4)
En 1747 Benjamin Franklin (1706-1790) affirme clairement l’existence de deux formes d’électricité qu’il baptise
positive (vitreuse) et négative (résineuse).
Délimiter dans le texte les trois expériences réalisées par Du Fay.
Énoncer les trois modèles successifs du phénomène d'électrisation des substances énoncés par le savant (l'un erroné et les
deux autres justes).
Classer les substances expérimentées entre électricité vitreuse et résineuse dans un petit tableau.
Quelle est la substance prise comme référence par Du Fay pour classer les autres substances ?
B. EXPERIENCE SUR L’ELECTRISATION
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
On reprend les expériences de Du Fay avec des matériaux plus modernes, moins
coûteux et plus efficaces.
Fil de pêche très fin
La feuille d'or est remplacée par un pendule électrostatique.
Vous disposez d’un bâton de plastic et d’un bâton de verre à électriser.
Pour électriser les bâtons vous les frotterez avec de la laine ou une « peau de
chat »
Construire le pendule électrostatique schématisé ci-contre.
1. Résine d’une plante exotique de la famille des légumineuses.
2. Résine fossile.
3. Cire végétale extraite d’une espèce de palmier.
Interactions fondamentales
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Petite boule de
papier d’aluminium
froissé pour tenir
au fil
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I. Electrisation par frottement – par influence – par contact


1)
Les expériences d'électrisation ne fonctionnent bien que si l'air est sec.
Mettre en œuvre une expérience afin de reproduire la première observation de Dufay et pour vous familiariser avec les
phénomènes d’électrisation.
Schématiser l’expérience réalisée et interpréter là à l’aide du modèle suivant :
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naturellement les corps sont neutres : ils portent autant de charges + (protons) que de charges – (électrons)




Sur vos schémas utilisez les signes + et - pour repérer les charges électriques.
Si le corps est électrisé, seules les charges en excès seront représentées.
Les déplacements et les transferts des électrons sont représentés par des flèches.
Un corps est électrisé lorsqu’il porte un excès (même local) de charges.
Seuls les électrons peuvent se déplacer et être transférés d’un corps à l’autre.
2 corps de même charge se repoussent – 2 corps de charge différente s’attirent.
Comme référence l'électricité qui se développe sur le plastique est de type résineuse c'est à dire de signe (-).
II. Deux « types d’électricité »

2)
Mettre en œuvre une expérience afin de reproduire la deuxième observation de Dufay.
Schématiser l’expérience réalisée, noter vos observations et interpréter.
III. Expérience à l’aide d’un électroscope
Un électroscope est constitué d’un plateau conducteur relié à deux conducteurs très légers
mobiles l’un par rapport à l’autre.
1. Expérience 1 :

1)
Charger par frottement un bâton en plastique. L’approcher (sans le toucher) puis l’éloigner de l’électroscope.
Schématiser l’expérience réalisée, noter vos observations et interpréter.
2. Expérience 2 :

2)
Toucher l’électroscope avec un bâton de plastique, puis retirer le bâton.
Schématiser l’expérience réalisée, noter vos observations et interpréter.
3. Expérience 3 :

3)
Toucher l’électroscope avec la main.
Schématiser l’expérience réalisée, noter vos observations et interpréter.
4. Expérience 4 :

4)
Toucher l’électroscope avec une main. En même temps, approcher le bâton de verre de l’électroscope. Retirer la main de
l’électroscope. Eloigner le bâton.
Schématiser l’expérience réalisée, noter vos observations et interpréter.
Interactions fondamentales
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