Eau électrostatique

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=='''Présentation de l'expérience'''==
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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!
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== '''Matériel''' ==
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* [[Image:Ballonjaune.jpg|50px]] Un [[ballon de baudruche]]
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== '''L'expérience''' ==
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* Gonfler le ballon de baudruche
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* Gonfler et fermer le ballon de baudruche.
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* 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.
* Ouvrir un robinet (ou utiliser un récipient quelconque) de manière à faire s'écouler un mince filet d'eau.
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* Frotter le ballon contre un pull ou même contre vos cheveux, cela fonctionne aussi.
 
* Approcher le ballon du filet d'eau et observer.
* Approcher le ballon du filet d'eau et observer.
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* On peut ensuite 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.
 
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* 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.
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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.
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.
Puis, au bout de quelques secondes, l'écoulement reprend sa forme initiale.
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==='''De manière simple'''===
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L'eau du robinet possède des particules chargées positivement qui réagissent avec le ballon qui est lui-même chargé négativement à cause des frottements.
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En frottant le ballon, on l'a chargé d'électricité statique négative. L'eau du robinet possède des charges électriques positives et négatives. Les charges positives de l'eau sont attirées par le ballon chargé négativement. 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.
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Comme dans un aimant, le "plus" et le "moins" sont attirés, ce qui explique le phénomène observé.
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=== '''Questions sans réponses''' ===
=== '''Questions sans réponses''' ===
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Pourquoi lorsqu'on approche un aimant de l'eau, celle-ci n'est-elle pas attirée?
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Pourquoi lorsqu'on approche un aimant de l'eau, celle-ci n'est-elle pas attirée ?
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L'aimant exerce un force électromagnétique
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>> L'aimant exerce une force électromagnétique, le ballon est chargé de force électrostatique.
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Le ballon est chargé de force électrostatique
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=== '''Allons plus loin dans l'explication''' ===
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Lorsque l'on frotte le ballon avec la laine, on arrache des électrons à la surface de la laine électrisant le ballon.
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Toute 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 positive.
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En effet les électrons sont des charges négatives, les électrons libres de la laine sont allés sur le ballon, rendant donc la laine positive et le ballon est devenu négatif ayant gagné des charges négatives
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Lorsque l'on frotte le ballon sur les cheveux ou un pull en laine, des électrons se déplacent des cheveux (ou de la laine) vers le ballon. Comme les électrons sont des charges négatives, les cheveux (ou la laine), qui perdent des électrons, se chargent positivement, tandis que le ballon, qui gagne des électrons, se charge 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 sur 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 chargée 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 : positifs et négatifs).
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L'eau du robinet est électriquement neutre, elle contient autant de charges positives et négatives, qui s'équilibrent entre elles.  
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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 un objet chargé électriquement d'un objet neutre, il se produit un phénomène d'électrisation par induction : l'objet chargé attire les charges de signe opposé qui sont présentes dans l'objet neutre. Ici le ballon chargé négativement attire les charges positives contenues dans l'eau. Le filet d'eau est donc dévié vers le ballon, jusqu'à ce que les électrons, en se déplaçant du ballon vers l'eau, aient rétabli l'équilibre.
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Lorsqu'on les frotte, certains matériaux ont plus tendance à donner des électrons, et donc à se charger positivement, et certains matériaux ont plus tendance à recevoir des électrons, et donc à se charger négativement. Pour savoir si un matériau se charge positivement ou négativement en cas d'électrisation par frottement, on peut consulter une liste triboélectrique.
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Voir [http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrostatique électrostatique] sur Wikipédia.
== '''Liens avec d'autres expériences''' ==
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==='''Expériences sur le Wikidébrouillard'''===
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* [[Ballon électrostatique]]
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* [[Electroscope]]
* [[Electroscope]]
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==='''Autres expériences sur le net'''===
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Vous trouverez sur ces cours de physique, des vidéos réalisées au lycée Camille Pissarro de Pontoise :
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Vous trouverez sur ces cours de physique, des vidéos filmées au lycée Camille Pissarro de Pontoise sur :
 
* [http://cpge.pissarro.free.fr/VideosPhysique/CarillonElectrostatique.html Le carillon électrostatique]
* [http://cpge.pissarro.free.fr/VideosPhysique/CarillonElectrostatique.html Le carillon électrostatique]
* [http://cpge.pissarro.free.fr/VideosPhysique/AttractionElectrostatique.html L'attraction électrostatique]
* [http://cpge.pissarro.free.fr/VideosPhysique/AttractionElectrostatique.html L'attraction électrostatique]
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== '''Applications : liens avec le quotidien''' ==
== '''Applications : liens avec le quotidien''' ==
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Visiter la page [http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrostatique électrostatique] de Wikipédia
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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.
=='''Catégories'''==
=='''Catégories'''==
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[[Catégorie:physique]]
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[[Catégorie:électromagnétisme]]
[[Catégorie:électrostatique]]
[[Catégorie:électrostatique]]
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[[Catégorie:Orthographe et style à corriger]]
 
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[[Catégorie:Contenus à développer]]
 
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[[Catégorie:Fiche à Valider]]
 
[[Catégorie:expérience]]
[[Catégorie:expérience]]
[[Catégorie:mediaspip]]
[[Catégorie:mediaspip]]

Version actuelle en date du 26 août 2016 à 13:20

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 négative. L'eau du robinet possède des charges électriques positives et négatives. Les charges positives de l'eau sont attirées par le ballon chargé négativement. 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 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 positive.

Lorsque l'on frotte le ballon sur les cheveux ou un pull en laine, des électrons se déplacent des cheveux (ou de la laine) vers le ballon. Comme les électrons sont des charges négatives, les cheveux (ou la laine), qui perdent des électrons, se chargent positivement, tandis que le ballon, qui gagne des électrons, se charge négativement. Il s'agit d'un phénomène d'électrisation par frottement.

L'eau du robinet est électriquement neutre, elle contient autant de charges positives et négatives, qui s'équilibrent entre elles.

Mais quand on approche un objet chargé électriquement d'un objet neutre, il se produit un phénomène d'électrisation par induction : l'objet chargé attire les charges de signe opposé qui sont présentes dans l'objet neutre. Ici le ballon chargé négativement attire les charges positives contenues dans l'eau. Le filet d'eau est donc dévié vers le ballon, jusqu'à ce que les électrons, en se déplaçant du ballon vers l'eau, aient rétabli l'équilibre.

Lorsqu'on les frotte, certains matériaux ont plus tendance à donner des électrons, et donc à se charger positivement, et certains matériaux ont plus tendance à recevoir des électrons, et donc à se charger négativement. Pour savoir si un matériau se charge positivement ou négativement en cas d'électrisation par frottement, on peut consulter une liste triboélectrique.

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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