Eau électrostatique

De Wikidebrouillard.

(De manière simple)
(Allons plus loin dans l'explication)
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=== '''Allons plus loin dans l'explication''' ===
=== '''Allons plus loin dans l'explication''' ===
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Lorsque l'on frotte le ballon avec les cheveux/la laine, on arrache des électrons de leur surface, ce qui électrise le ballon.
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Toute la matière est constituée d'atomes qui comportent des charges électriques positives (les protons) et négatives (les électrons). Les électrons sont libres, ils ont la capacité de se déplacer s'ils sont attirés par une charge de signe opposé.
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En effet les électrons sont des charges négatives. Les électrons libres de la laine sont allés sur le ballon. En quittant la laine ils l'ont privée de leurs charges négatives et l'ont donc chargée positivement. Le ballon, lui, a gagné des électrons, qui sont des charges négatives, il s'est donc chargé négativement.
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Lorsque l'on frotte le ballon avec les cheveux/un pull, des électrons se déplacent du ballon vers le tissu, ce qui électrise le ballon. Comme il perd des électrons, qui sont des charges négatives, le ballon se charge positivement. Le tissu, lui, a gagné des électrons, il s'est donc chargé négativement. Il s'agit d'un phénomène d'électrisation par frottement.  
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En revanche, l'eau n’est pas chargée. Elle est électriquement neutre. Or, pour qu'il y ait interaction entre l'eau et le ballon, c'est-à-dire pour que l'eau soit attirée par le ballon, il faudrait qu'elle devienne positive. Ce principe est défini par la loi de Coulomb.
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Mais quand on approche une charge électrique d'une une source neutre, il se trouve qu'on observe un phénomène de polarisation. Les charges positives et négatives, présentes en même quantité dans l'eau neutre, se séparent. Comme le ballon est chargé négativement, les charges positives de l'eau sont attirées et se rapprochent du ballon alors que les négatives s'en éloignent. On dit alors que l'eau est polarisée (elle contient deux pôles : positif et négatif).
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L'eau du robinet est électriquement neutre, elle contient des charges positives et négatives qui s'équilibrent.  
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C'est une électrisation par influence. Le filet d'eau est donc attiré.
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Mais quand on approche une charge électrique d'un objet neutre, il se produit un phénomène d'électrisation par induction : les charges négatives de l'eau, les électrons, sont attirés par le ballon chargé positivement. Le filet d'eau est donc dévié vers le ballon.  
Voir [http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrostatique électrostatique] sur Wikipédia.
Voir [http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrostatique électrostatique] sur Wikipédia.

Version du 26 août 2016 à 11:46

La vidéo "Eau électrostatique"

Sommaire

Présentation de l'expérience

Peut-on faire dévier de l’eau qui coule sans la toucher ?

Attirer un filet d'eau avec un simple ballon, c'est facile, c'est électrique... Et c'est le défi du jour!

Matériel

L'expérience

La manipulation

  • Gonfler et fermer le ballon de baudruche.
  • Frotter le ballon contre des cheveux/un pull.
  • Ouvrir un robinet (ou utiliser un récipient quelconque) de manière à faire s'écouler un mince filet d'eau.
  • Approcher le ballon du filet d'eau et observer.
  • On peut refaire l'expérience en remplaçant le ballon de baudruche par une paille, une règle, un bout de bois, un morceau de carton et comparer les résultats obtenus.

Que voit-on ?

Lorsque qu'on approche le ballon après l'avoir frotté, on observe que le filet d'eau est attiré par le ballon, et l'écoulement épouse alors la forme de celui-ci. Puis, au bout de quelques secondes, l'écoulement reprend sa forme initiale.

Explications

De manière simple

En frottant le ballon, on l'a chargé d'électricité statique positive. L'eau du robinet possède des charges négatives qui sont attirées par le ballon. Comme dans un aimant, le "plus" et le "moins" sont attirés, ce qui fait dévier l'eau vers le ballon jusqu'à ce que les charges électriques s'équilibrent.

Questions sans réponses

Pourquoi lorsqu'on approche un aimant de l'eau, celle-ci n'est-elle pas attirée ?

>> L'aimant exerce une force électromagnétique, le ballon est chargé de force électrostatique.

Allons plus loin dans l'explication

Toute la matière est constituée d'atomes qui comportent des charges électriques positives (les protons) et négatives (les électrons). Les électrons sont libres, ils ont la capacité de se déplacer s'ils sont attirés par une charge de signe opposé.

Lorsque l'on frotte le ballon avec les cheveux/un pull, des électrons se déplacent du ballon vers le tissu, ce qui électrise le ballon. Comme il perd des électrons, qui sont des charges négatives, le ballon se charge positivement. Le tissu, lui, a gagné des électrons, il s'est donc chargé négativement. Il s'agit d'un phénomène d'électrisation par frottement.

L'eau du robinet est électriquement neutre, elle contient des charges positives et négatives qui s'équilibrent.

Mais quand on approche une charge électrique d'un objet neutre, il se produit un phénomène d'électrisation par induction : les charges négatives de l'eau, les électrons, sont attirés par le ballon chargé positivement. Le filet d'eau est donc dévié vers le ballon.

Voir électrostatique sur Wikipédia.

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

Autres expériences

Vous trouverez sur ces cours de physique, des vidéos réalisées au lycée Camille Pissarro de Pontoise :

Applications : liens avec le quotidien

L'électricité statique s'observe souvent dans notre vie quotidienne, par exemple lorsque l'on reçoit une petite décharge en enlevant un pull en laine, ou en touchant une voiture. Les applications de l'électricité statique sont nombreuses, mais souvent peu connues : on l'utilise notamment dans les photocopieuses ou pour pulvériser de la peinture de façon plus uniforme en milieu industriel. Elle peut aussi représenter un risque d'incendie ou d'explosion lors des transferts de produits inflammables comme les produits pétroliers. L'une des techniques employées pour neutraliser les charges électrostatiques est de pulvériser des gouttelettes d'eau.

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