Des ballons de baudruche très collants

Des ballons de baudruche peuvent être chargés électriquement par frottement et rester collés sur des objets.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • des ballons de baudruche
  • des chiffons de laine

 

Montage et réalisation

Frotter un ballon de baudruche bien gonflé contre une vitre ou une porte, contre un mur ou un plafond, contre un pull de laine ou des cheveux juste lavés en appuyant bien et en recommençant plusieurs fois.
Lâcher le ballon : on observe qu’il reste collé sur les surfaces contre lesquelles il a été frotté. S’il s’agit des cheveux, ils suivent le ballon dès qu’on essaie de l’éloigner.

Explications

Lorsque deux isolants de nature différente se touchent, une tension de contact peut apparaître du fait de leurs électronégativités différentes. Le même phénomène peut se produire avec un isolant et un conducteur ou avec un isolant et un semi-conducteur. On appelle ce phénomène « électrisation par frottement » ou « triboélectricité » (du grec « tribein » qui signifie frotter).

Dans ce processus l’un des matériaux cède des électrons à l’autre car le frottement assure un contact suffisant entre les matériaux. Lorsqu’on frotte l’enveloppe de caoutchouc d’un ballon de baudruche contre de la fourrure, du verre, de la laine, de la soie, du métal ou de l’ambre, les électrons de ce dernier matériau passent sur le caoutchouc.

Lorsqu’on approche le ballon électrisé du plafond, le champ électrostatique ,crée grâce aux charges portées par le ballon, induit sur le plafond l’apparition de charges de signe opposé. Les charges électriques des deux objets ne se compensent que très lentement car le contact qui résulte de l’attraction électrostatique est moins efficace que le contact qui s’est produit pendant le frottement. Il peut arriver qu’un ballon de baudruche reste collé pendant des heures au plafond ou sur une vitre.

Remarques

Il existe d’autres phénomènes de la vie courante qui résultent d’électrisation par frottement : par exemple les étincelles bleutées et les grésillement qu’on peut observer dans le noir lorsqu’on enlève un pull ou une veste en acrylique qui frottent alors contre des sous-vêtements ou contre les cheveux. Des cheveux qu’on vient de laver peuvent rester collés au peigne de la même façon qu’au ballon de baudruche.

On peut également citer les décharges électriques qu’on reçoit lorsqu’on porte des chaussures isolantes et qu’on marche sur certaines moquettes au moment où on pose la main sur une poignée de porte ou sur une rampe d’escalier.

Ces décharges sont provoquées par des charges électriques qui ont été séparées par frottement. Un air très sec favorise ces phénomènes.

On peut aussi recevoir des décharges électriques désagréables lorsqu’on sort de voiture. On peut éviter ces décharges si l’on touche une partie métallique de la portière au moment où l’on se lève, c’est-à-dire au moment où l’on sépare les vêtements et le revêtement du siège, car on ne peut pas charger électriquement une personne qui est en contact avec le métal de la portière.

Une électrisation par frottement peut également se produire lorsqu’un liquide s’écoule d’un tuyau ou d’un récipient.

Références

Université en Ligne : la charge électrique

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