Un électroscope dans un pot de miel

Avec un simple pot de miel ou de moutarde, et avec un peu de papier d’aluminium, on peut fabriquer un électroscope qui fonctionne aussi bien que les appareils du commerce, beaucoup plus chers. Celui-ci permet de mettre en évidence l’existence des charges électriques de signe opposé.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 Capture04

Matériel
  • un pot de miel ou de moutarde vide avec son couvercle ;

  • un trombone métallique ;

  • une bande de papier d’aluminium, par exemple un morceau d’emballage de chocolat.

Montage et réalisation

Percer un petit trou (diamètre 1 à 2 mm) dans le couvercle en plastique d’un pot de miel ou de moutarde (on peut aussi faire le trou en enfonçant un clou au moyen d’un marteau ou en appuyant un clou chauffé sur le plastique).

Passer un fil métallique (par exemple un trombone redressé) à travers le couvercle. Faites en sorte que l’extrémité inférieure du fil forme un petit crochet. Accrochez-y deux bandes de papier d’aluminium mince de façon à ce qu’elles pendent face à face. On peut alors visser le couvercle sur le pot.

Avec la partie supérieure du fil, réalisez à l’extérieur du pot, une spirale horizontale qui sert de « plateau »pour favoriser le contact avec l’objet chargé extérieur.

Lorsqu’on approche du plateau, sans qu’il y ait contact, une baguette de plastique chargée par frottement avec un chiffon de laine, les deux morceaux de papier d’aluminium s’écartent l’un de l’autre . Ils se rapprochent lorsqu’on éloigne la baguette. L’observation est la même pour un bâton d’ébonite frotté avec une peau de chat.

Lorsqu’on fait contact entre le plateau et la baguette de plastique chargée, les deux morceaux de papier d’aluminium s’écartent l’un de l’autre. Contrairement au cas précédent, ils restent écartés lorsqu’on éloigne la baguette.

Une fois l’électroscope chargé par contact avec la baguette de verre chargée, on approche de nouveau, mais cette fois sans contact la baguette de verre chargée. Les deux morceaux de papier d’aluminium s’écartent encore davantage l’un de l’autre et reviennent à leur position initiale quand on éloigne la baguette. Au contraire, si on approche un bâton d’ébonite chargé,les deux morceaux de papier d’aluminium se rapprochent l’un de l’autre et reviennent à leur position initiale quand on éloigne la baguette.

Explications
 

Lorsqu’on amène un objet chargé par exemple négativement à proximité immédiate du plateau sans contact, les charges électriques négatives mobiles contenues dans le fil conducteur s’éloignent le plus possible de l’objet chargé négativement et se rassemblent donc sur les lamelles de papier d’aluminium : celles-ci s’écartent car elles sont alors chargées de charges de même signe qui se repoussent. Il y a déficit de charges négatives au niveau du plateau qui se retrouve donc chargé positivement.

Inversement, lorsqu’on amène un objet chargé positivement à proximité immédiate du plateau sans contact, les charges électriques négatives mobiles contenues dans le fil conducteur se rapprochent le plus possible de l’objet chargé positivement et se rassemblent sur le plateau qui se retrouve donc chargé négativement . Il y a déficit de charges négatives au niveau des lamelles de papier d’aluminium qui se retrouvent donc chargées positivement ; celles-ci s’écartent car elles sont alors chargées de charges de même signe qui se repoussent.

Ceci définit le phénomène d’influence : la proximité de l’objet chargé provoque la dissociation des charges positives et négatives présentes dans le fil conducteur, celui-ci restant globalement neutre. Quand on éloigne l’objet chargé, cette dissociation de charges cesse puisque sa cause disparaît.

Lorsqu’on touche le plateau avec une baguette chargée, il y a électrisation par contact. Les charges électriques excédentaires se répartissent sur le fil conducteur entier aussi bien sur le plateau que sur les lamelles. Les charges électriques restent sur le fil et les lamelles car le couvercle en plastique et l’air réalisent une bonne isolation électrique. En particulier, les charges se répartissent sur toute la surface des plaques d’aluminium qui s’écartent car elles sont chargées de charges de même signe qui se repoussent.

Lorsqu’on approche sans contact une baguette (par exemple chargée positivement) du fil conducteur préalablement électrisé par contact (par exemple positivement),

Remarques

Pour qu’on puisse bien voir ce qui se passe dans le bocal il faut veiller à enlever les restes d’étiquettes (l’idéal est de faire tremper le pot dans l’eau chaude). Lors de la construction de l’électroscope penser à placer suffisamment haut la tige sur laquelle les lamelles d’aluminium sont suspendues afin que celles-ci ne touchent pas le fond du pot (ceci pourrait éventuellement constituer une gêne mécanique à l’écartement des lamelles).
Le pot de verre autour de l’électroscope permet d’éviter que les mouvements des lamelles soient perturbés par des courants d’air.

Références

Université en Ligne : la charge électrique

 

cette fiche a été vue 12998 fois

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

*