ST/STE Chapitre 5 Électricité et magnétisme

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CHAPITRE 5
1 DÉFINITION DE L’ÉLECTRICITÉ ET DE LA CHARGE ÉLECTRIQUE
2 LES FORCES D’ATTRACTION ET DE RÉPULSION
rbreton-ST et STE
atome = électriquement neutre
Science et technologie de l'environnement
CHAPITRE 5 ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME
L’électricité c’est l’ensemble des
phénomènes
provoqués par les charges
positives et négatives qui existe
dans l’atome.
La charge électrique!: est une
propriété des protons et des
électrons.
Un proton porte une charge positive
( + ), alors qu’un électron porte une
charge négative ( - )
Les charges électriques de même signe se
repoussent!
Les charges électriques de signes opposés s’attirent!
Les charges ne peuvent être ni détruites, ni créées,
elles peuvent seulement être transférées d’un corps
à un autre.

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CHAPITRE 5
3 LES 3 TYPES DE MATÉRIAUX LIÉS À L’ÉLECTRICITÉ
rbreton-ST et STE
Conducteur!: substance qui permet aux charges de circuler librement!
Métaux: ils laissent facilement partir leurs
électrons de valences.
Solutions électrolytes (acides-bases-sels):
en solution aqueuse, ils se dissocient et
forment des ions (+ et -).
Isolant!: Substance qui ne permet pas aux charges de circuler librement!
Non-métaux
Bois
Plastique
Verre
Céramique
Papier
Soie
Caoutchouc
Air
Semi-conducteur!: substance dont la conductibilité peut varier selon différents
facteurs
le silicium
Métalloïdes
Carbone

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CHAPITRE 5
4 L’ÉLECTRICITÉ STATIQUE
(ou DE FROTTEMENT)
L'électrostatique s'intéresse aux
charges aux repos et aux forces qui
s'exercent entre elles.
On attache deux ballons à une ficelle et on les frottes sur des cheveux secs: des
électrons appartenant aux cheveux (neutres) sont arrachés par frottement et vont sur les
ballons. Si on approche les ballons (en les tenants par les ficelles), ceux-ci se repoussent (ils
sont négatifs, de même charge); les cheveux possèdent une charge positive car leurs atomes
ont perdu des électrons, alors ils se repoussent et se dressent sur ta tête (même charge). !
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rbreton-ST et STE
Lorsqu’on frotte nos pieds sur un tapis en
laine et qu’on touche ensuite une poignée en
métal, on reçoit une petite charge.! On
arrache au tapis des électrons ( - ) et notre
corps, au départ neutre, reçoit une!charge
négative excédentaire appelée électricité
statique.! Lorsqu’on touche la poignée, la
charge négative accumulée se déplace vers
la poignée et on ressent un petit choc.
Notre corps est conducteur (eau e t
électrolytes, entre autres) et permet aux
charges de s'écouler vers la poignée, aussi
conductrice.
é en trop (-): veut les donner
é en moins (+): veut en avoir

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CHAPITRE 5
On approche un ballon chargé ( - ) près
d’un morceaux de papier: le papier se
colle au ballon.! Le ballon modifie
(par induction électrostatique) la
répartition des charges dans le papier:
les charges ( - ) attirent les charges ( + )
du papier.
rbreton-ST et STE
En temps normal l'air constitue un parfait isolant: les charges positives et négatives sont
dispersées, la différence de potentiel dans un nuage étant très faible.!
Les éclairs se manifestent lorsque l'air devient conducteur. Les éclairs viennent de régions
ionisées (nuages ou terre) portées à des différences de potentiel importantes. Lorsque les électrons
chargés ( - ) dans une région sont fortement attirés par les charges ( + ) présentes dans une autre
région (la terre par exemple), la différence de potentiel atteint un tel niveau que des électrons libres
s'entrechoquent, provoquant une "avalanche électronique" et créent un canal ionisé conducteur
d'environ 1 m de diamètre dans le nuage.!
Ce canal est fait d'ions et d'électrons; c'est un plasma conducteur. Près du sol ( + ), les
particules sont attirées par leur charge opposée, un canal ionisé s'amorce rejoignant celui formé au
sein du nuage. A cet instant l'éclair se manifeste en suivant la trajectoire offrant la plus faible
résistance, d'où son parcours en zigzag.
C'est au moment où le canal de retour (d'ordinaire issu du sol) se crée que l'éclair s'illumine et
que l'on entend le tonnerre. Dans l'exemple où la foudre va du nuage vers le sol seul le premier
éclair de retour présente une structure arborescente tandis que les décharges successives utiliseront
toujours le même canal, donnant aux éclairs l'impression de clignoter.
Il peut y avoir jusqu'à 30 décharges de retour venant de la terre en l'espace d'une à deux
secondes, donnant l'impression que l'éclair est persistant et très lumineux.
La foudre ne "tombe" donc pas uniquement du ciel mais monte également du sol.

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CHAPITRE 5
5 LA LOI DE COULOMB
C’est la force qui s’exerce entre deux particules immobiles électriquement chargées est
directement proportionnelle au produit de leur charge et inversement proportionnelle au
carré de leur distance!
Exemple de situation!:
Deux corps portent des charges de 10 x 10 -8 C et de -10 x 10 -8 C. La distance entre les corps est
de 15;cm. Quelle est la grandeur de la force exercée entre les corps ? Cette force est-elle attractive
ou répulsive ?
rbreton-ST et STE
Le coulomb!: l’unité de mesure de la charge électrique!:
1 coulomb équivaut à la charge de 6.25 x 1018 électrons (ou protons)
F = force électrique (N)
K = constante de Coulomb 9 x 10 9 Nm2/ C2
q1 = charge de la particule 1 (Coulomb)
q2 = charge de la particule 2 (Coulomb)
r2 = distance entre les 2 particules (m)