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L’électricité statique décrit les phénomènes causés par les charges électriques au repos.
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L’électrisation de la matière est l’action de charger électriquement un objet.
Un objet a tendance à être électriquement neutre, c’est-à-dire que les atomes qui le composent contiennent autant de charges électriques négatives (électrons) que de charges électriques positives (protons). Lorsqu’un objet perd cette neutralité, il devient chargé (électrisé). L’objet peut être chargé négativement ou chargé positivement.
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Un objet chargé négativement a un surplus de charges négatives.
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Un objet chargé positivement a un manque de charges négatives.
Des portions différentes d’un objet peuvent être chargées différemment. Ainsi, une portion d’un objet peut être chargée négativement, alors qu’une autre portion peut être chargée positivement.
Il est possible d’électriser la matière par conduction, par frottement ou par induction.
Lors de phénomènes électrostatiques, les charges qui se déplacent sont toujours les charges négatives, c’est-à-dire des électrons. Les charges positives (les protons) ne se déplacent pas.
En hiver, on a tendance à subir plus de décharges électrostatiques qu’en été. Il y a trois principales raisons à cela.
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L’air plus sec
Les molécules d’eau présentes dans l’air ont tendance à conduire les charges électriques négatives vers le sol. Le sol a une très grande capacité à absorber ces charges. L’humidité de l’air agit comme une mise à la terre naturelle. En hiver, l’air est très sec et cet effet de mise à la terre est réduit. Les charges électriques ont alors tendance à rester dans l’air, sur nous et sur nos vêtements.
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Les bottes d’hiver
Les bottes d’hiver, dont la semelle est souvent en caoutchouc, forment un isolant entre nous et le sol. Elles empêchent le transfert des charges vers le sol, ce qui maintient les charges sur nous.
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Les couches de vêtements
Un manteau, un chandail de laine et un t-shirt en coton, c’est une recette parfaite pour produire de l’électricité statique. En effet, le frottement des différents tissus les électrise.
En bref, on s’électrise davantage en hiver parce qu’on porte plusieurs couches de vêtements qui s’électrisent en se frottant les uns contre les autres. De plus, les charges qu’on accumule ont moins tendance à se dissiper dans l’air ou le sol parce que l’air est sec et parce qu’on porte des bottes. Ces facteurs font en sorte qu’on subit plus de décharges électrostatiques, qu’on appelle des chocs électriques.
L’électrisation par conduction, aussi appelée électrisation par contact, permet de charger un objet neutre à partir d’un autre objet déjà chargé. Lorsque les deux objets se touchent, des charges négatives se déplacent d’un objet à l’autre pour se répartir uniformément entre les deux objets.
Lors de l’électrisation par contact, on obtient deux objets dont la charge est de même signe.
Avant
En laboratoire, on a une tige et une boule d’aluminium. La tige est chargée négativement et la boule est neutre.
Pendant
Au moment du contact, le surplus de charges négatives dans la tige cherche à se répartir uniformément dans chaque objet, car les charges négatives se repoussent entre elles. Une partie des charges négatives en surplus se déplace de la tige vers la boule.
Après
La tige et la boule sont maintenant chargées négativement.
Avant
En laboratoire, on a une tige et une boule d’aluminium. La tige est chargée positivement et la boule est neutre.
Pendant
Au moment du contact, les charges négatives de la boule sont attirées à la fois par les charges positives de la boule et celles de la tige. Une partie des charges négatives se déplace de la boule vers la tige, de façon à se répartir uniformément entre les deux objets.
Après
La tige et la boule sont maintenant chargées positivement.
L’électrisation par frottement permet de charger deux objets neutres et de nature différente en les frottant ensemble. Lors du frottement, l’un des objets a tendance à arracher des charges négatives à l’autre objet.
Lors de l’électrisation par frottement, on obtient deux objets dont les charges sont de signes contraires, soit un objet chargé négativement et un objet chargé positivement.
La liste électrostatique place des matériaux en ordre selon leur tendance à recevoir ou à donner des charges électriques négatives (électrons). En comparant la position de deux matériaux dans la liste électrostatique, on peut déterminer quel objet devient chargé négativement et quel objet devient chargé positivement.
Une personne frotte un ballon en caoutchouc sur ses cheveux. En te référant à l’image La liste électrostatique de quelques matériaux courants, détermine quel type de charge est obtenu par le ballon et quel type de charge est obtenu par les cheveux.
En comparant la position des cheveux et du caoutchouc dans la liste électrostatique, on détermine que les cheveux ont tendance à donner des charges négatives et que le caoutchouc a tendance à recevoir des charges négatives. Pendant le frottement, des charges négatives sont transférées des cheveux vers le ballon. Les cheveux perdent des charges négatives et deviennent chargés positivement. Le ballon gagne des charges négatives et devient chargé négativement.
L’électrisation par induction permet de charger temporairement une portion d’un objet neutre en le mettant à proximité d’un objet chargé.
Lors de l’électrisation par induction, l’objet temporairement chargé se retrouve avec une portion chargée négativement et une portion chargée positivement. Généralement, l’électrisation cesse lorsque l’objet chargé est éloigné de l’objet neutre.
Avant
En laboratoire, on a une tige et une boule d’aluminium. La tige est chargée négativement et la boule est neutre.
Pendant
Lorsqu’on approche la tige et la boule, des charges négatives de la boule sont repoussées par le surplus de charges négatives de la tige.
La portion de la boule qui est la plus près de la tige devient chargée positivement, alors que la partie de la boule qui est la plus éloignée de la tige devient chargée négativement.
Après
Lorsqu’on éloigne les deux objets, les charges négatives de la boule ne subissent plus la force de répulsion de la tige chargée négativement. Les charges négatives de la boule sont alors redistribuées uniformément. Toutes les parties de la boule redeviennent neutres.
Avant
En laboratoire, on a une tige et une boule d’aluminium. La tige est chargée positivement et la boule est neutre.
Pendant
Lorsqu’on approche la tige et la boule, des charges négatives de la boule sont attirées par les charges positives de la tige.
La portion de la boule qui est la plus près de la tige devient chargée négativement, alors que la partie de la boule qui est la plus éloignée de la tige devient chargée positivement.
Après
Lorsqu’on éloigne les deux objets, les charges négatives de la boule ne subissent plus la force d’attraction de la tige chargée positivement. Les charges négatives de la boule sont alors redistribuées uniformément. Toutes les parties de la boule redeviennent neutres.
