Eau électrostatique
De Wikidebrouillard.
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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
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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
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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