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Électrisation par frottement 3e

Classe:

Troisième

Situation - problème

Dimanche, il est $16\ h$ $30\;min$, Amadou saute de son lit et se rappelle que son équipe de quartier joue dans une quinzaine de minutes.

Il constate avec amertume que son pantalon n'avait pas été repassé et se met aussitôt à l'œuvre avec empressement et maladresse.

En portant ce pantalon, au repassage forcé, il sent une étreinte au niveau de ses jambes et se pose des questions.

Quel est l'origine de ce phénomène ?

Est-il lié au pantalon ou au repassage de celui-ci ?

Pourquoi les cheveux de ses jambes se dressent-ils ?

I. Interactions électriques

I.1 Expériences

Frottons un stylo à bille et approchons le d'objets légers (cendres de cigarette, petits morceaux de papiers...)

On constate que la partie frottée du stylo attire les objets.

Le même phénomène explique :

$\lozenge\ \ $ Les cheveux qui se collent sur le peigne après usage.

$\lozenge\ \ $ La poussière recouvrant le disque joué

$\lozenge\ \ $ Les vêtements collant après repassage.

Conclusion :

Tout corps frotté s'électrise.

L'électricité qui naît du frottement peut se manifester alors par l'apparition de forces.

I.2 Attraction et répulsion.

Frottés dans les mêmes conditions les corps identiques se repoussent

Des corps différents frottés s'attirent

L'expérience montre qu'il n'existe que deux interactions entre des porteurs de charges électriques :

$\lozenge\ \ $ Ils se repoussent quand les électricités sont de même nature.

$\lozenge\ \ $ Ils s'attirent quand ils portent des électricités de natures différentes.

Conclusions :

Les interactions électriques montrent qu'il existe deux sortes d'électricités :

$\lozenge\ \ $ Une électricité positive $(+)$ ; celle qui naît sur le verre frotté avec de la laine.

$\lozenge\ \ $ Une électricité négative $(-)$ ; celle qui naît sur l'ébonite frotté avec de la fourrure.

II. L'électricité

II.1 La charge électrique

L'électricité est l'ensemble des charges électriques.

Le porteur de charges électriques notées $(q)$ est une grandeur mesurable dont l'unité est le coulomb $(C).$

La charge $q$ du porteur, pouvant être positive $(+q)$ ou négative $(-q)$, est un multiple de la charge élémentaire $(e)$

$e=1.6\cdot10^{-19}C\quad Q=n\cdot e$

II.2 Conducteurs et isolants électriques

Approchons un bâton de verre et un bâton de cuivre électrisés chacun sur une extrémité, d'objets légers répandus sur la table.

On constate que :

$\lozenge\ \ $ Le verre frotté n'attire les objets légers que sur sa partie frottée :

C'est un isolant électrique.

$\lozenge\ \ $ Le bâton de cuivre attire les objets légers sur tout son corps même en dehors de la partie frottée :

C'est un conducteur électrique.

Conclusion :

L'expérience montre que :

$\lozenge\ \ $ Sur un conducteur, les charges électriques se déplacent.

$\lozenge\ \ $ Sur un isolant, les charges électriques restent immobiles.

III. Interprétation de l'électrisation par frottement

III.1 Structure de la matière : La matière est faite d'atomes

III.2 Constitution d’un atome : Un atome est constitué :

$\lozenge\ \ $ d'un noyau central chargé positivement $(+)$ dans lequel on trouve plusieurs particules (les nucléons) dont les protons qui sont des charges élémentaires positives notées $e^{+}=+1.6\cdot10^{-19}\,C.$

$\lozenge\ \ $ d'électrons qui sont des charges élémentaires négatives qui gravitent autour du noyau dans un désordre ordonné.

On les note $e^{-}=-1.6\cdot10^{-19}\,C.$

N.B.

Un atome, dans son état normal, est électriquement neutre.

Il n'est pas porteur de charges électriques : le nombre de protons dans le noyau est égal au nombre d'électrons qui gravitent autour de ce noyau..

$n\cdot e^{+}=n\cdot e^{-}$

III.2 Formation d'ions

En frottant une matière, ses atomes deviennent des porteurs de charges électriques par la perte ou le gain d'électrons.

$$\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline\text{Atomes}&\text{Bilan de l'échange électronique}&\text{Bilan de l'échange électronique}&\text{Ions}\\ &\text{Nombre d'électrons gagnés}&\text{Nombre d'électrons perdus}&\\ \hline H& &-1\mathrm{e}^{-1}&H^{+}\\ \hline Cl&+1\mathrm{e}^{-1}& &Cl^{-1}\\ \hline Na& &-1\mathrm{e}^{-1}&Na^{+1}\\ \hline O&+2\mathrm{e}^{-1}& &O^{2-}\\ \hline Ca& &-2\mathrm{e}^{-1}&Ca^{2+}\\ \hline Al&+3\mathrm{e}^{-1}& &Al^{3+}\\ \hline N& &+3\mathrm{e}^{-1}&N^{3-}\\ \hline \end{array}$$

Un ion est atome ou un groupe d'atomes ayant gagné ou perdu un ou des électrons.

$\lozenge\ \ $ Il est un porteur positif s'il subit une perte d'électrons : On l'appelle cation.

$\lozenge\ \ $ Il est un porteur négatif s'il subit un gain d'électrons : On l'appelle anion.

Conclusion :

L'électrisation par frottement est un simple transfert d'électrons donc une formation d'ions.

Source:

irempt.ucad.sn

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Anonyme (non vérifié)

dim, 03/24/2019 - 22:57

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Situation - problème

I. Interactions électriques

I.1 Expériences

Conclusion :

I.2 Attraction et répulsion.

Conclusions :

II. L'électricité

II.2 Conducteurs et isolants électriques

Conclusion :

III. Interprétation de l'électrisation par frottement

III.1 Structure de la matière : La matière est faite d'atomes

III.2 Constitution d’un atome : Un atome est constitué :

N.B.

III.2 Formation d'ions

Conclusion :

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