PH_TP5_dufour_boriasse

Boriasse Julien
Dufour Jean-Marc
P2009
TP ELECTROSTATIQUE
Introduction
L’objectif de ce TP est de visualiser les effets d’un champ électrostatique sur des
conducteurs. Nous nous servirons d’un électroscope pour réaliser cette étude qualitative. Nous
verrons aussi le fonctionnement d’une cage de Faraday, et utiliserons des électrodes
métalliques pour visualiser des lignes de champs. Nous apprendrons aussi à mesurer la
capacité d’un condensateur par une méthode graphique.
Expérience I
On charge une des extrémités de la tige de verre acrylique et on l’approche de l’aiguille de
électroscope.
On voit que l’aiguille de électroscope est attirée par la tige de verre.
Pour explique le phénomène on suppose que la tige est chargée positivement. (Le
raisonnement est le même si on suppose que la tige est chargée négativement)
Les charges positives de la tige attirent les
charges négatives de l’aiguille qui vont
vers le haut de celle-ci. Il y a donc un excès
d’éléctron en haut. Comme les charges de
signe contraires s’attirent, il est normal de
voir l’aiguille attirée par la tige.
Expérience II
Le comportement de l’aiguille est exactement le même. La seule différence est que l’aiguille
est plus attitrée par la tige en PVC que la tige de verre.
On pense donc que la tige en PVC est plus facile à chargée que la tige de verre.
Expérience III
On constate que l’aiguille s’incline vers l’avant quand on touche l’électromètre avec la tige.
Une fois que l’on a enlevé la tige, l’aiguille reste penchée. Si on touche à nouveau
l’électromètre après avoir rechargé la tige, l’aiguille se penche encore plus.
On suppose toujours que la tige est chargée positivement.
La tige de verre attire les électrons vers le
haut. Il y a un excès d’électrons dans la partie
supérieurs de l’électroscope. Le haut de
l’aiguille et de l’électroscope est chargé
négativement, donc ces 2 parties se
repoussent.
Il n’est malheureusement pas possible de discerner le signe d’une charge électrique avec un
tel appareil. En effet, les raisonnements faits plus hauts sont identiques quelque que soit le
signe de la charge.
Expérience IV
Lors de cette expériance, nous approchons la tige chargée de la partie supérieure de
l'électroscope ; L'aiguille s'incline. Cela vient du fait de la répartition des charges de même
signe (cf. ci-dessus). Nous nous sommes éloigné de la position d'équilibre.
Maintenant, nous relions l'électroscope à la terre. Cela revient à mettre le système « terre +
électroscope + tige » en équilibre (l'aiguille se met à la verticale). On retire le fil de terre puis
la tige. Les charges présentes dans l'électroscope ne sont pas celles de son équilibre, l'aiguille
redevient inclinée.
Ex : La tige est chargée avec des plus, donc, lorsq'on l'approche de l'électroscope, les charges
moins se dirigent vers le haut. En reliant l'électroscope à la terre, l'équilibre se crée. Comme
les charges négatives sont en haut, d'autres charges négatives viennent dans l'électroscope
pour équilibrer les charges positives du bas. En retirant le fils de terre, on isole les charges
présentes dans l'électroscope. (Il y a plus de « moins » et moins de « plus »)
Lignes équipotentielles
Les courbes des lignes de champs sont en Annexe