Carillon électrostatique

De Wikidebrouillard.

Version du 14 octobre 2009 à 20:23

Présentation de l'expérience

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

Matériel

• Bloc de polystyrène expansé pour les socles et la boule

• 2 pailles

• Fil fin

• Papier Aluminium

• Cutter

• Colle

• Ciseaux

L'expérience

La manipulation

Attention

Faites attention de ne pas vous couper avec le cutter!!

• Préparez une sphère en polystyrène expansé recouverte d'aluminium et suspendez-la à la paille que vous planterez ensuite dans l'un des deux socles en polystyrène. Le plus simple est de placer une extrémité du fil sous le papier aluminium avec un peu de colle, et d'accrocher l'autre extrémité dans une encoche réalisée au bout de la paille

• Découpez 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, collez une feuille d'aluminium. Attention! Un seul des cotés doit être recouvert d'aluminium.

• Placez les deux carrés face à face sur le deuxième socle de polystyrène. Les deux faces recouvertes d'aluminium doivent se retrouver l'une en face de l'autre. L'idéal est de coller une languette de papier cartonné sur les faces arrières des carrés puis de tailler une encoche dans le socle pour les y enfoncer.

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

• Enfin, frottez un objet plastique, ici une paille, avec un vêtement et approchez la d'un des carrés, puis éloignez la.

Que voit-on ?

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

Explications

De manière simple

La paille, après l'avoir frottée avec un vêtements, possède des propriétés statiques : elle est chargée négativement. En l'approchant d'une des plaques, elle rappartie les charges positives et négatives sur l'ensemble du montage, ce qui va avoir 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 coté 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 coté de la plaque (le coté 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 si dirige.

• 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 négative. Elle est ensuite attiré de la même manière vers la seconde plaque pour y subir le même phénomène et changer de signe. Cela se reproduit tant que les charges des plaques sont assez fortes pour attirer la boule.

• Enfin, lorsqu'on retire la paille, la première plaque répartit ses charges positives sur toute sa surface, ce qui va avoir pour effet d'attirer à nouveau la boule, pour qu'elle puisse faire encore quelques aller-retour.

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. Par exemple, n'avez vous jamais eu les cheveux électriques, qui sont attirés par votre main ou les dossiers de fauteuil ? C'est exactement le même phénomène que présenté ici. Cette réaction est également dûe 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 pouvoir aisément observer 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.

Catégories

Carillon électrostatique