Carillon électrostatique

De Wikidebrouillard.

Article incomplet en cours de rédaction
La vidéo "Carillon électrostatique"

Sommaire

Présentation de l'expérience

Quel phénomène peut faire bouger une boule entre deux plaques d'aluminium ?

Matériel

Un bloc de polystyrène expansé

2 pailles

Du fil fin

Du papier aluminium

Un cutter

De la colle

Des ciseaux

L'expérience

La manipulation

• Préparer une sphère ainsi que deux socles en polystyrène expansé.

• Découper ensuite deux carrés de papier cartonné. Leur dimension doit être d'environ deux fois le diamètre de la boule, ni trop petit, ni trop grand.

• Sur une face de chacun des carrés, coller une feuille d'aluminium. Attention ! Un seul des côtés doit être recouvert d'aluminium.

• Tailler des encoches dans un socle de polystyrène, puis y enfoncer les deux carrés face à face (les surfaces couvertes d'aluminium doivent être face à face).

• Recouvrir la boule de papier aluminium en mettant une des extrémités du fil sous celui-ci, avec un peu de colle, pour pouvoir ensuite la suspendre à une paille dans laquelle a été taillée une encoche. Planter ensuite la paille dans le socle restant.

• Disposer la boule suspendue entre les deux plaques, sans qu'elle ne les touche.

• Frotter un objet en plastique, ici une paille, avec un vêtement et l'approcher d'un des carrés, puis l'éloigner.

Que voit-on ?

La boule bouge d'un carré à l'autre lorsque l'on approche ou écarte la paille !

Explications

De manière simple

Après avoir été frottée contre un vêtement, la paille possède des propriétés statiques : elle est chargée négativement. En l'approchant d'une des plaques, elle rapatrie les charges positives et négatives sur l'ensemble du montage, ce qui a pour conséquence d'attirer d'un côté ou de l'autre la boule d'aluminium.

Allons plus loin dans l'explication

• Comme dit précédemment, la paille est chargée négativement. Lorsqu'on approche celle-ci du côté d'une plaque, celui-ci va se charger positivement, les charges négatives se repoussant entre elles. Ces dernières vont donc se retrouver de l'autre côté de la plaque (le côté avec l'aluminium). L'influence de la première plaque sur la boule va reproduire le même phénomène sur celle-ci qui elle-même va le reproduire sur la seconde plaque avec tout de même moins de charges. L'attraction étant plus puissante vers la première plaque, grâce à la quantité de charges plus importante, la boule s'y dirige.

Image:Carillon1.jpg


• Lors du contact de la boule chargée positivement et de la plaque chargée négativement, il y a un transfert de charges du fait que les deux forment un seul conducteur : la boule devient chargée négativement. Elle est ensuite attirée de la même manière vers la seconde plaque pour y subir le même phénomène, et sa charge change de signe. Cela se reproduit tant que les charges des plaques sont assez fortes pour attirer la boule.

Image:Carillon2.jpg

Image:Carillon3.jpg

• Enfin, lorsque l'on retire la paille, la première plaque répartit ses charges positives sur toute sa surface, ce qui a pour effet d'attirer à nouveau la boule, pour qu'elle puisse faire encore quelques allers-retours.

Image:Carillon4.jpg

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

Ballon électrostatique

Eau électrostatique

Ballon Pop-Corn

Autres expériences

Un site de Bruno Farloubeix sur les charges électrostatiques

Un site de Arsène Perez-Mas sur l'électrostatique et l'expérience du carillon

Applications : liens avec le quotidien

Ce genre de phénomène électrostatique est très fréquent dans la vie courante. Par exemple, n'avez-vous jamais eu les cheveux électriques, attirés par votre main ou les dossiers de fauteuil ? C'est exactement le même phénomène que celui présenté ici. Cette réaction est également due aux charges positives et négatives des éléments.

Lieux propices à sa réalisation

Vous pouvez réaliser cette expérience chez vous en utilisant pour la boule et les socles du polystyrène extrudé ou expansé, pour pouvoir le sculpter plus aisément.

Pour observer aisément le phénomène, il ne faut pas de courant d'air dans la pièce, pour que la boule ne bouge pas lorsque l'on n'approche pas la paille. Attention, un taux d'humidité trop important empêchera le bon fonctionnement du phénomène.

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