Avant de commencer le cours, je vous offre d’observer quelques photos de nos appareils de laboratoire juste pour le plaisir.
prof BL
Un filament chauffé comme source d’électrons, condensateur cylindrique fendu servant à accélérer les électrons, trajectoire circulaire des électrons causée par les forces magnétiques dues à la présence d’un champ magnétique produit par deux boucles de courant (qu’on ne voit pas sur la photo): Comment fait-on pour déterminer la vitesses des projections d’électrons? Pourquoi ça brille?Notre appareil de Van De Graaff ne fonctionne pas de manière optimale car le boitier est muni d’une prise électrique un peu trop pointue qui facilite les décharges électriques de sorte que l’appareil ne réussit pas à monter son potentiel électrique au niveau des très hauts voltages annoncés par le fabriquant. On voit clairement sur la photo pourquoi notre appareil « claque » (se décharge) à chaque 2 secondes.La lumière: c’est beau! Et c’est un phénomène intimement relié à la matière électrique. Ici, les électrons passent de la grande sphère à la petite puis certains électrons retardataires semblent être repoussés par ceux qui sont arrivés en premier. La couleur bleue est caractéristique de l’air entre les sphères.Quelle belle invention que l’ampoule incandescente. Toutefois, de nouvelles technologies d’éclairage voient le jour et ces ampoules seront bientôt appelées à disparaitre.Ici, on voit le montage entier portant sur les forces électriques (canon à électrons) et sur les forces magnétiques (trajectoire circulaire des électrons à la sortie du canon). On voit les deux cerceaux (anneaux de fil parcouru d’un courant électrique intense) afin de produire un champ magnétique. Nous reviendrons sur ce montage pour faire une série de mesures et vérifier si la théorie correspond bien avec les observations.
Ok maintenant, commençons le cours en montrant simplement des expériences en électrostatique. Pour l’instant, il n’y a que sept vidéos portant exclusivement sur des expériences en électricité statique qui ont été captées au collège même.
En frottant une tige de verre ou de PVC avec une étoffe de laine, observons le comportement de l’électroscope neutre et chargé. Prouvons l’existence des charges positives (manques d’électron) et des charges négatives (surplus d’électrons).
Les molécules d’eau sont polaires? C’est ce qui en fait un liquide qui à beaucoup de potentiel.
Je peux déplacer un mètre de bois sans y toucher ni souffler dessus. Comment ça?
Charger par contact, c’est bien mais très limité tandis charger par induction, … alors là … on peut s’attendre à des situations sans limites. Ouais, … cool! Mais pourquoi au juste?
Charger un objet par frottement!
Comme on peut le voir sur le vidéo, un tissu de laine peut installer sur le verre une charge électrique détectable par l’électroscope. Une analyse approfondie révèle que le tissu de laine peut installer sur une tige de pvc un autre type de charge détectable par l’électroscope chargé. On dira par convention que le type de charge du verre sera « positif » (manque d’électrons en fait) et que le type de charge du pcv sera « négatif » (surplus d’électrons).
Tous les matériaux retiennent leurs électrons périphériques mais certains ont la propriété triboélectrique d’en céder plus facilement (verre) alors de qu’autre (pvc ou Teflon) sont capables non seulement de retenir fortement leurs propres électrons mais de capturer les électrons de surface appartenant à d’autres matériaux.
• L’induction d’une tige chargée à proximité du plateau d’un électroscope ne permet pas de modifier globalement la charge de cet électroscope mais provoque une certaine séparation des charges. En fait, l’angle de l’aiguille d’un électroscope neutre, augmente en approchant du plateau n’importe quel type de charge. Par conséquent, un électroscope non chargé (neutre) permet de savoir si un objet est chargé ou non mais ne permet pas de distinguer le type de charge que porte l’objet.
• Évidemment, le fait de transférer des charges par contact à un électroscope permet de le charger afin de lui permettre de distinguer le type de charge des objets que l’on voudra bien approcher de son plateau. En effet, l’angle de l’aiguille d’un électroscope chargé d’un certain type de charge:
1) augmente en approchant de son plateau, un objet chargé du même type de charge;
2) diminue en approchant de son plateau, un objet chargé d’un autre type de charge;
Une autre manière de charger par induction autant de sphères que vous pouvez trouver! Vraiment? Oui vraiment!
Un pendule servant à transmettre des charges d’une plaque à l’autre.
Ce dernier vidéo présente notre Van De Graaff sans tenter d’en expliquer le fonctionnement. J’expliquerai en détails le fonctionnement ingénieux de cet appareil dans la première semaine de cours. Bon visionnement!
