De l'électricité en bocal

Dans cette expérience, tu vas réaliser un électroscope. C’est un appareil qui permet de voir la présence d’électricité statique.

L'électroscope

Le principe de l'électroscope. (Image: Rédaction SimplyScience.ch)

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Il te faut:

  • Un pot en verre (pot de confiture par exemple) d’un diamètre d’environ 8 cm
  • Du papier d’aluminium
  • Un compas ou une petite pointe
  • Du fil électrique rigide (généralement en cuivre) entouré de plastique isolant
  • Une pince coupante
  • Une pince ronde
  • Un poinçon pour percer ou un clou, et un marteau
  • Une paire de ciseaux

 

Marche à suivre

Coupe avec la pince coupante, un morceau de fil électrique d’une longueur d’environ 10 cm.

Avec les ciseaux, dénude le fil de cuivre sur 2 cm à chaque extrémité. Il s’agit de couper le plastique sans atteindre le cuivre.

À l’aide de la pince ronde, recourbe l’une des extrémités de manière à former une boucle fermée.

 

 

Préparation du fil électrique

Prépare maintenant le couvercle. Il faut trouver son centre approximatif et le percer avec un clou par exemple, en donnant de légers coups de marteau. Attention! Le trou ne doit pas dépasser le diamètre du fil électrique avec son isolation plastique. Ce dernier doit rester bloqué dans le trou.
Fais rentrer le fil de façon à ce que la boucle soit à l’extérieur. Si le trou est trop grand, tu peux fixer le fil avec de la pâte à modeler par exemple.
Recourbe l’autre extrémité pour obtenir un crochet ouvert.

Préparation du couvercle
Feuilles d'aluminium

Prépare maintenant deux morceaux de feuille d’aluminium d’environ 3,5 cm de long sur 1 cm de large. Perce un petit trou dans chaque feuille à 5 mm du bord, avec la pointe d’un compas par exemple, afin que le fil électrique dénudé puisse y passer.

 

Crochet et feuilles d'aluminium

 

Suspends-les sur le crochet métallique. Les feuilles doivent pouvoir bouger librement et surtout être bien plates.

Tu peux fermer le pot avec son couvercle et commencer à expérimenter.

Frotte fort une règle en plastique sur un de tes vêtements ou sur tes cheveux et rapproche-la de la boucle métallique de ton électroscope. Essaie avec différents matériaux frottés sur différents tissus (les tissus synthétiques ayant la réputation de se charger plus facilement).

 

Ce qu'on observe

Quand tu touches la boucle métallique avec la règle et que tu écartes cette dernière, les feuilles doivent rester écartées. Si elles retombent, c’est peut-être qu’elles ont touché le pot en verre en s’écartant. Tu peux alors les couper de quelques millimètres pour qu’elles ne touchent plus les bords et recommencer l’expérience.

Voici pourquoi

Le fil électrique et l’aluminium sont métalliques et donc conducteurs d’électricité. Quand on frotte du plastique sur un tissu, il arrache des charges négatives qui restent en surface de l'objet. Si on le rapproche de la boucle de l’électroscope, les charges négatives du cuivre sont repoussées vers le bas jusque dans les feuilles d’aluminium. Les deux feuilles étant remplies de charges négatives, elles se repoussent mutuellement. Quand on éloigne le plastique l'effet disparaît.
Quand tu touches la boucle métallique de l’électroscope avec la règle, cette dernière donne des charges négatives au fil, les feuilles d'aluminium vont alors rester repoussées même si tu éloignes la règle puisqu’elles restent bien chargées.
Si les feuilles sont trop longues et touchent le pot en verre, alors elles se déchargent à l’intérieur et redeviennent neutres.
Si on charge l’électroscope négativement, et qu’on rapproche de la boucle métallique un objet chargé positivement, alors les feuilles se rapprochent.
Par contre si on touche la boucle avec l’objet, alors les charges négatives de l’électroscope vont venir dessus, puis les feuilles se repousseront puisqu’elles seront chargées positivement.

Comment charger un objet positivement? Le verre a cette propriété de se faire arracher facilement des charges négatives lorsqu’on le frotte avec du tissu. Il devient alors positif.

Des charges de même signe se repoussent et deux charges de signes contraires s’attirent.

Un peu d'histoire

Au 18e siècle, on distingue ces deux formes d’électricité en appelant «résineuse» celle qui se trouve dans l’ambre et «vitreuse» celle qui se trouve dans le verre. Par la suite, il sera convenu que l’électricité résineuse sera la négative et de nommer vitreuse la positive.

 

Texte et images: Christophe Pérez et Rédaction SimplyScience.ch