Eau électrostatique

De Wikidebrouillard.

Version du 1 juillet 2016 à 13:23

Modèle:Vidéo

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

• De l'eau
• Un ballon de baudruche
• Des cheveux (ou un pull)

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

L'eau du robinet possède des particules chargées positivement qui réagissent avec le ballon qui est lui-même chargé négativement à cause des frottements. Comme dans un aimant, le "plus" et le "moins" sont attirés, ce qui explique le phénomène observé.

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

Lorsque l'on frotte le ballon avec les cheveux/la laine, on arrache des électrons de leur surface, ce qui électrise le ballon.

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.

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.

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).

C'est une électrisation par influence. Le filet d'eau est donc attiré.

Voir électrostatique sur Wikipédia.

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

• Ballon électrostatique
• Electroscope

Autres expériences

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

• Le carillon électrostatique
• L'attraction électrostatique

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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