L’électricité statique

L’électricité statique est une chose que l’on connait bien et que l’on rencontre dans de nombreux cas : c’est elle qui par exemple provoque de petites décharges électriques lorsque l’on utilise un caddy de supermarché. C’est également elle, qui nous fait parfois dresser les cheveux sur la tête. Ou encore lorsqu’on touche quelqu’un et que l’on reçoit une petite joute…

I. Expérience

Pour mieux comprendre ce qu’est l’électricité statique, nous allons réaliser une petite expérience.

Pour cela nous avons besoin de :

- 1 feuille de papier

- 1 chiffon/tissu en coton

- 1 règle en plastique

- 1 règle en bois

- 1 ballon de baudruche

II. Déroulement de l’expérience

Déchirer les petits bouts de papiers et les poser sur la table.
Prendre une règle en plastique et la frotter vigoureusement sur du tissu pendant quelques minutes, puis placer la règle immédiatement au-dessus, le plus près possible du tas de papier sans le toucher.
Si rien ne se passe, recommencer plusieurs fois, en changeant peut-être de tissu. Observer.
Faire de même avec la ou les règles en bois. Observer.
Recommencer l’opération avec le ballon de baudruche préalablement gonflé. Observer.
Puis placer le ballon après l’avoir frotté au-dessus de vos cheveux ou ceux d’une autre personne. Observer.

III. Observation

L’on peut observer, si l’on frotte assez longtemps avec la règle en plastique (et pas celle en bois) sur un tissu adéquat puis qu’on la rapproche du tas de papier ; que les petits bouts de papier « s’envolent » comme attirés par un « aimant » pour se coller sur la règle.

La même chose se produit en frottant le ballon de baudruche avec le papier ou les cheveux, ceux-ci se dressent sur la tête comme attirés par le ballon.

Avec la règle en bois, cela ne fonctionne pas.

IV. Explications

Toute matière, tous les objets qui nous entourent, et même l'air que nous respirons sont faits d'atomes.

Les atomes sont de minuscules particules invisibles à l'œil nu, qui possèdent un noyau (formé de protons et de neutrons) et des électrons qui tournent autour du noyau.

Le noyau possède de l'électricité dite positive (en effet, les protons sont positifs et les neutrons, neutres). Les électrons quant à eux, possèdent une charge électrique dite négative.

Lorsque les deux se complètent, on dit que l'atome est neutre, il ne porte pas d'électricité.

Cependant, certains électrons sont libres, c'est-à-dire qu'ils peuvent se séparer de l'atome, se balader et même passer d’un atome à l’autre.

C'est ce qui arrive quand on frotte une règle en plastique sur un vêtement en laine. Les électrons libres du vêtement en laine sont arrachés et vont rejoindre les atomes de la règle.

Du coup, les noyaux de la règle se chargent négativement (avec ses afflux d’électrons négatifs) ses atomes ne sont donc plus électriquement neutres, ils sont chargés négativement (le pull quant à lui est chargé positivement, car il a perdu des électrons).

Lorsqu’on vient ensuite placer la règle au-dessus des petits bouts de papier, les électrons de la règle vont venir se lier aux noyaux des bouts de papier, pour rétablir l’équilibre et rendre les atomes de la règle neutres.

En effet, positif et négatif s’attirent, alors que deux charges de même signe se repoussent, c’est comme avec les aimants !

En se liant ils vont ainsi faire « coller » les petits bouts de papier à la règle.

C’est le même phénomène qui se passe avec le ballon de baudruche, mais ne se fait pas avec la règle en bois car les électrons du bois sont trop fortement liés aux noyaux, il n’y a pas d’électrons libres.

On appelle ce phénomène : « électricité statique » car contrairement à l'électricité qui circule dans les prises de courant et qui fait fonctionner les ampoules, les charges électriques ici ne circulent pas. Elles restent localisées un petit moment sur le bout de la règle par exemple.

C’est également ce même phénomène que l’on rencontre quand on reçoit de petites décharges électriques (les "châtaignes"), qu'on subit parfois quand on touche une portière de voiture, un caddie ou qu'on fait un bisou à quelqu'un !

Pour aller plus loin

L'ambre :

Les Grecs de l’Antiquité avaient déjà découvert ce phénomène. En frottant de l’ambre (une résine naturelle fossilisée) contre de la fourrure, ils pouvaient attirer les cendres d’une cheminée.

L’ambre, en grec, se dit « elektron », c’est ce qui a donné le nom : électricité.

La machine de l'Abbé Nollet :

C’est vers 1740, que l’électricité statique devient à la mode dans les cabinets scientifiques des royaumes d’Europe, notamment grâce à l’Abbé Nollet et sa machine électrostatique avec laquelle il faisait se dresser les cheveux des perruques de l’époque.

Machine électrique de l’Abbé Nollet, sources : Figuier - Les Merveilles de la science, 1867 - 1891, Tome 1.

La série Triboélectrique :

Il existe une série, une liste indiquant quelle matière sera négative (excès d’électrons) ou positive (défaut d’électrons) après une électrisation par frottement, c’est ce qu’on appelle la série Triboélectrique.

En grec « tribein » signifie frotter, le phénomène électrostatique créé par le frottement de deux matériaux de nature différente s’appelle la Triboélectricité.

Sources :

Rappel :

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