Eau électrostatique

De Wikidebrouillard.

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Sommaire 1 Présentation de l'expérience 2 Matériel 3 L'expérience 3.1 La manipulation 3.2 Que voit-on ? 4 Explications 4.1 De manière simple 4.2 Questions sans réponses 4.3 Allons plus loin dans l'explication 5 Liens avec d'autres expériences 5.1 Expériences sur Wikidébrouillard 5.2 Autres expériences 6 Applications : liens avec le quotidien 7 Catégories

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 en laine)

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

• 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.

Catégories

Eau électrostatique