Solution des exercices : Phénomènes d'électrisation - 2nd s
Classe:
Seconde
Exercice 1
Questions de cours :
$\ast\ $ Un corps électrisé est un corps qui porte une ou des charge(s)
$\ast\ $ L'électrisation par frottement, par contact ou par influence sont les différents modes d'électrisation
$\ast\ $ Tous les corps électrisés ne sont pas chargés d'un même signe car, certains corps se chargent positivement et d'autres se chargent négativement
$\ast\ $ Lorsqu'on frotte le verre avec le drap, le verre perd des électrons et se charge positivement
$\ast\ $ Une décharge électrique est un phénomène de transfert de charges électriques d'un corps $A$ vers un corps $B.$
$\ast\ $ La valeur de la charge électrique élémentaire est $e=1.60\cdot 10^{-19}\;C$
Exercice 2
Complétons les phrases suivantes :
a) Un corps est dit neutre s'il contient autant de charges positives que de charges négatives
b) On approche un bâton d'ébonite frotté à un bâton de verre frotté, On observe une attraction c'est-à-dire les deux bâtons sont chargés différemment
c) Un bâton en p.v.c frotté porte une charge positive c'est-à-dire il à un défaut d'électrons.
d) Un corps chargé négativement présente un excès d'électrons Entre ce corps et un autre corps de charge opposé il y a attraction
e) Entre deux corps électrisés se manifestent des actions mutuelles appelées interactions ; attraction et répulsion
f) Au bout d'une pointe, les charges d'un corps électrisé s'accumulent très fortement.
Exercice 3
Complétons le tableau suivant :
$$\begin{array}{|l|c|c|c|}\hline&\text{Règle en}&\text{Règle en}&\text{Règle en}\\&\text{plexiglas}&\text{ébonite}&\text{verre}\\ \hline\text{Règle en plexiglas}&\text{répulsion}&\text{attraction}&\text{répulsion}\\ \hline\text{Règle en ébonite}&\text{attraction}&\text{répulsion}&\text{attraction}\\ \hline\text{Règle en verre}&\text{répulsion}&\text{attraction}&\text{répulsion}\\ \hline\end{array}$$
Exercice 4
Répondons par vrai ou faux sur les propositions suivantes et corrigeons celles qui sont les fausses :
1) La neutralité électrique de la matière dans son état normal veut dire qu'elle ne renferme aucune charge électrique.
$\blacktriangleright\ $ Faux : car, elle peut posséder des charges de nature différente mais en nombre égal
2) L'électrisation positive d'un corps résulte du fait qu'il a gagné des charges positives prises au corps avec lequel il a interagi pour s'électriser.
$\blacktriangleright\ $ Faux : car, cette électrisation résulte du fait qu'il a perdu des électrons
3) Un corps électrisé ne peut attirer, par interaction électrique, que d'autres corps électrisés et portant des charges de nature différente de celle qu'il porte lui-même.
$\blacktriangleright\ $ Faux : un corps électrisé peut attirer un corps non chargé
4) Un corps électrisé ne peut repousser, par interaction électrique, que les corps électrisés et portant des charges électriques de même nature que sa propre charge.
$\blacktriangleright\ $ Vrai.
5) Pour électriser un corps il est nécessaire de le frotter par un autre corps.
$\blacktriangleright\ $ Faux : car, on peut l'électriser par contact ou par influence
Exercice 5
On réalise l'expérience suivante :
$C$ est un crayon à papier, dont on a taillé les deux bouts, la mine dépasse à chaque extrémité. $V$ est du verre isolant. On touche l'extrémité $A$ avec un bâton chargé négativement : la boule du pendule s'écarte.
Pour chaque phrase ci-dessous choisissons la bonne expression. (Choix à justifier.)
1) La mine est conductrice car si la boule est repoussée,ce que les électrons ont été conduits jusqu'à la boule
2) Des électrons sont passés du bâton sur la mine car c'est le bâton qui portait les électrons
3) Des électrons sont passés de la mine sur la boule car étant au départ non chargée, elle ne peut que recevoir des électrons provenant de la mine
4) La boule s'est chargée négativement car elle a gagné des électrons provenant du bâton
Exercice 6
Complétons les phrases suivantes avec ces mots ( deux ; positives, charges ; influence ; trois ; quatre ; négatives ; repousser ; même signe ; contacte ; attirer ; frottement, électrisation ; décharge ; signe contraire)
Le peigne, par frottement, à acquis la propriété d'attirer les cheveux. Il a subit une électrisation.
Il existe deux sortes de charges électriques : positives et négatives.
Des charges électriques de signes contraires s'attirent alors que des charges électriques de même signe se repoussent.
Il existe trois modes d'électrisation par frottement par contact .et par influence
Exercice 7
Quatre tiges $A\;,\ B\;,\ C\ $ et $\ D$ sont électrisées par frottement.
$A$ repousse $B$ qui attire $C.\ C$ est une tige en verre qui repousse $D.$
1) Déterminons le signe des charges électriques apparues sur $A\;,\ B\ $ et $\ D$
$C$, tige en verre, se charge positivement. $C$ repousse $D.$ Donc, $D$ est chargé positivement.
$B$ attire $C$ donc, $B$ est chargé négativement.
$A$ repousse $B$ donc, $A$ est chargé négativement.
2) Interaction existant entre $A\ $ et $\ C$ ; entre $A\ $ et $\ D$ et entre $B\ $ et $\ D$
Entre $A\ $ et $\ C$, l'interaction est attractive, de même entre $A\ $ et $\ D$ et entre $B\ $ et $\ D$
Exercice 8
On dispose d'une petite sphère $A$ recouverte de papier d'aluminium sur laquelle on dépose une charge $q_{_{A}}=10^{-8}\;C.$
On approche un corps $B$ portant une charge de valeur absolue $|q_{_{B}}|=10^{-7}\;C$ dont on ne connaît pas le signe. On observe une attraction.
1) Expliquons pourquoi la sphère $A$ réagit de cette façon et donnons le signe de la charge
Le sphère $A$ réagit de cette façon parce que la charge portée par le corps $B$ est de signe contraire de celui de la sphère.
La charge portée par le corps $B$ est négative.
2) Expliquons comment peut-on décharger la sphère.
Il suffit de toucher la sphère de la main.
3) La sphère étant déchargée on rapproche d'elle de nouveau le corps $B.$ Schématisons et expliquons.
Le corps $B$ chargé négativement va créer un déplacement d'électrons dans la boule d'aluminium.
Exercice 9
Quatre tiges $A\;,\ B\;,\ C\ $ et $\ D$ sont électrisées par frottement.
$A$ attire $B$ qui repousse $C.\ C$ est une tige en plexiglas qui attire $D.$
1) Déterminons le signe des charges électriques apparues sur $A\;,\ B\ $ et $\ D$
$C$ est une tige en plexiglas qui attire $D.$
$C$ étant chargé négativement donc, $D$ est chargé positivement.
$A$ attire $B$ qui repousse $C.$
$A\ $ et $\ B$ sont respectivement chargés positivement et négativement.
2) Les interaction existants sont résumées dans le tableau ci-dessus :
$$\begin{array}{|l|l|}\hline&\text{Interaction}\\ \hline A\ \boxminus\text{ et }C\ \blacksquare&\text{attractive}\\ \hline A\ \boxminus\text{ et }D\ \boxplus&\text{répulsive}\\ \hline B\ \square\text{ et }D\ \boxplus&\text{attractive}\\ \hline\end{array}$$
Exercice 10
Dans un orage, un éclair accompagne un transfert de charges entre la terre et un nuage.
On suppose que la décharge transfère une charge électrique de 20 coulombs pendant 1 millième de seconde.
1) Déterminons l'intensité moyenne du courant électrique accompagnant le transfert.
Soit : $I=\dfrac{Q}{t}$
A.N : $I=\dfrac{20}{10^{-3}}=20\cdot 10^{3}$
Ainsi, $\boxed{I=20\cdot 10^{3}\;A}$
2) Rôle du paratonnerre
Il sert à se protéger contre la foudre.
3) La charge totale du nuage étant $-320\;C$, calculons l'excès d'électrons accumulés dans le nuage
Soit $n$ l'excès d'électrons alors, on a : $Q=-n.e\ \Rightarrow\ n=-\dfrac{Q}{e}$
A.N : $n=-\dfrac{-320}{1.6\cdot 10^{-19}}=2\cdot 10^{21}$
D'où, $\boxed{n=2\cdot 10^{21}}$
Exercice 11
On charge séparément par frottement :
$-\ \ $ Une règle de verre qui porte alors la charge $q_{1}=2\cdot 10^{-13}\;C$ ;
$-\ \ $ Une règle en plastique qui porte alors la charge $q_{2}=-9\cdot 10^{-12}\;C.$
On réalise le contact entre les zones électrisées des deux règles.
1) Calculons la charge électrique de l'ensemble des deux règles
Soit :
$\begin{array}{rcl} q&=&q_{1}+q_{2}\\&=&2\cdot 10^{-13}-9\cdot 10^{-12}\\&=&-8.8\cdot 10^{-12}\end{array}$
Ainsi, $\boxed{q=-8.8\cdot 10^{-12}\;C}$
2) En déduisons la charge électrique portée par chaque règle après le contacte.
Soit : $q'=\dfrac{q}{2}=\dfrac{-8.8\cdot 10^{-12}}{2}=-4.4\cdot 10^{-12}$
Donc, $\boxed{q'=-4.4\cdot 10^{-12}\;C}$
3) Précisons le sens dans le quel s'est fait le transfert des électrons
Le transfert des électrons se fait de la règle en plastique vers la règle de verre.
Exercice 12
Un corps $A$ est électrisé par contact à l'aide d'un bâton de verre initialement frotté sur un drap. La charge portée par le corps $A$ est $q_{_{A}}=12.8\cdot 10^{-9}\;C.$
1) La charge du corps est positive,le corps $A$ possède un défaut d'électrons.
2) Précisons le sens du transfert des électrons entre le verre et le corps $A.$
Le sens du transfert des électrons se fait du corps $A$ vers le verre.
3) Calculons le nombre $n$ d'électrons transféré. On donne $e=1.6\cdot 10^{-19}\;C.$
On a : $q_{A}=n.e\ \Rightarrow\ n=\dfrac{q_{A}}{e}$
A.N : $n=\dfrac{12.8\cdot 10^{-9}}{1.6\cdot 10^{-19}}=8\cdot 10^{10}$
Donc, $\boxed{n=8\cdot 10^{10}\text{ électrons}}$
Exercice 13
1) Un corps $A$ est chargé positivement. On l'approche d'un autre corps $B$ chargé, il y a attraction. Alors, le signe de la charge du corps B est négative car, deux corps de signes contraires s'attirent.
2) Le corps $A$ est maintenant mis en contact avec un corps $C$ électriquement neutre.
a) Le corps $C$ devient chargé. Le signe de sa charge est positive.
b) Ce mode d'électrisation est appelé électrisation par contact.
c) Il y a un échange d'électrons se fait de $C$ vers $A.$
Exercice 14
Un bâton d'ébonite frotté par la fourrure acquiert une charge $q=-4.8\;10^{-19}\;C.$
1) Donnons la définition de l'électrisation.
L'électrisation est un transfert d'électrons d'un corps vers un autre corps.
2) Le bâton d'ébonite a gagné des électrons.
3) Déterminons le nombre d'électrons gagnés ou perdus par le bâton d'ébonite
Soit : $n=-\dfrac{q}{e}=-\dfrac{-4.8\;10^{-19}}{1.6\;10^{-19}}=3$
Ainsi, $\boxed{n=3\text{ électrons}}$
4) Le nombre d'électrons perdus par la fourrure est donc $n=3\text{ électrons}$
Exercice 15
On approche du plateau neutre d'un électroscope une baguette d'ébonite préalablement chargée négativement par un chiffon. On observe alors que la feuille métallique se décolle du tronc.
1) Expliquons de manière concise cette observation.
La baguette d'ébonite, par influence, repousse les électrons de la boule qui repoussent les électrons des feuilles d'aluminium. La feuille métallique et le tronc étant chargés négativement, la feuille métallique se décolle du tronc.
2) Si l'on éloigne la baguette d'ébonite, la feuille métallique retombe.
3) On approche à nouveau la baguette d'ébonite chargée jusqu'à ce qu'elle touche le plateau puis on l'éloigne, la feuille métallique reste toujours écartée du tronc puisque le tronc et la feuille métallique portent des charges de même signe.
4) Lorsqu'on approche alors du plateau (sans le toucher) le chiffon qui a permis de charger la baguette, on observe la feuille métallique qui se décolle du tronc.
5) La feuille métallique doit être légère pour que l'action du poids de la feuille soit négligeable.
6) Le rôle du joint en plastique qui entoure le haut du tronc est de jouer le rôle d'isolant.
Exercice 16
1.1. Le bâton $(A)$ a perdu des électrons à la suite de l'électrisation, car un corps perd des électrons devient chargé positivement.
1.2. Déterminer le nombre d'électrons perdus par $(A)$
$\begin{array}{lll} q_{A}&=&ne\\\Rightarrow\;n&=&\dfrac{q_{A}}{e}\\\\&=&\dfrac{48\cdot 10^{-18}}{1.6\cdot 10^{-19}}\\\Rightarrow\;n&=&30\cdot 10^{1}\text{électrons} \end{array}$
2.1. Interprétons le phénomène qui se produit entre les deux bâtons après ce contact.
Il se produit un transfert d'électrons entre les deux bâtons jusqu'à ce que les deux bâtons portent des charges égales.
2.2. Précisons le sens de transfert des électrons.
Le sens de transfert des électrons se fait du bâton $(B)$,étant moins chargé, vers le bâton $(A)$
2.3. Détermination de la charge de chaque bâton après contact
$\begin{array}{lll} q^{\prime}_{A}+q^{\prime}_{B}&=&q_{A}+q_{B}\\\Rightarrow\;2q^{\prime}_{A}&=&q_{A}+q_{B}\\\\\Rightarrow\;q^{\prime}_{A}&=&\dfrac{q_{A}+q_{B}}{2}\\\\&=&\dfrac{48\cdot 10^{-18}+3.2\cdot 10^{-18}}{2}\\\Rightarrow\;q^{\prime}_{A}&=&q^{\prime}_{B}\\&=&25.6\cdot 10^{-18}C \end{array}$
Exercice 17
1. Citons une expérience qui montre que l'extrémité frottée est électrisée.
Un corps frotté est capable d'attirer des lambeaux de papier ou de faire briller une lampe à lueur, il a été électrisé par frottement.
2.1. Montrons que le bâton d'ébonite possède un excès d'électrons.
La charge portée par le bâton d'ébonite est négative, le bâton d'ébonite possède donc un excès d'électrons.
2.2. Calculons le nombre $n$ d'électrons en excès portés par le bâton d'ébonite.
On donne : la charge d'un électron $=-e=-1.6\cdot 10^{-19}C$
$\begin{array}{lll} Q&=&n(-e)\\\\\Rightarrow\;n&=&\dfrac{Q}{-e}\\\\&=&\dfrac{-1.6\cdot 10^{-9}}{-1.6\cdot 10^{-19}}\\\Rightarrow\;n&=&10\cdot 10^{11}\text{électrons} \end{array}$
2.3. Les électrons en excès portés par l'ébonite proviennent de la fourrure qui a cédé des électrons
2.4. Donnons la valeur de la charge portée par la fourrure
La valeur de la charge portée par la fourrure est : $Q^{\prime}=Q=1.6\cdot 10^{-9}C$
3.1. L'électroscope est électrisé par influence
3.2. Expliquons à l'aide d'un schéma l'électrisation de l'électroscope.
Indiquons sur ce schéma les signes des électricités portées par l'électroscope
L'électroscope est électrisé par influence, les électrons du bâton d'ébonite repoussent les électrons du plateau de l'électroscope vers la partie inférieure de l'électroscope qui se charge négativement.
3.3. La déviation de l'aiguille de l'électroscope est dû aux électrons se répartissent sur la tige fixe et sur l'aiguille ; tige et aiguille portent des charges de même signe et se repoussent.
4.1. Signe de l'électricité portée par l'électroscope
L'électroscope acquiert une partie des électrons en excès sur bâton d'ébonite.
Le signe de l'électricité portée par l'électroscope est donc négative.
4.2. Schéma de l'électroscope électrisé
Exercice 18
a. Le signe de la charge du pendule est positive
b. Au cours du contact, il y a transfert d'électrons du pendule vers $P\cdot V\cdot C$
c. Le nombre d'électrons transférés
$\begin{array}{rcl} q_{A}&=&ne\\\Rightarrow\;n&=&\dfrac{q_{A}}{e}\\&=&\dfrac{10^{-8}}{1.6\cdot10^{-19}}\\\Rightarrow\boxed{n=6.25\cdot10^{10}\text{electron}} \end{array}$
Exercice 19
1. Expliquons l'apparition des charges négatives sur le bâton.
Lorsqu'on frotte un bâton d'ébonite avec un drap sec, le bâton d'ébonite arrache des électrons à la peau de chat et se charge négativement
2. Le nombre de charges électriques élémentaires négatives portées par le bâton
$\begin{array}{rcl} Q&=&n(-e)\\\Rightarrow\;n&=&\dfrac{Q}{-e}\\&=&\dfrac{-64\cdot 10^{-15}}{-1.6\cdot10^{-19}}\\\Rightarrow\boxed{n=40\cdot10^{4}\text{electrons}} \end{array}$
3. Montrons que le drap utilisé s'est électrisé
Le drap perdant des électrons se charge également, il s'électrise donc
b. Nature de sa charge
La charge portée par le drap est positive
c. On le peut prouver expérimentalement en approchant un corps chargé du drap.
Si on constate une attraction ou répulsion, on conclut que le drap est chargé
d. Valeur de sa charge
Le signe porté par le drap est de signe contraire de celui du bâton d'ébonite et de valeur : $Q=64\cdot10^{-15}C$
Exercice 20
1. Calcul de la valeur de sa charge $q$ en coulomb
$\begin{array}{rcl} Q&=&ne\\&=&100\times1.6\cdot10^{-19}\\\Rightarrow\boxed{ Q=1.6\cdot10^{-17}C} \end{array}$
2. Indiquons le signe de sa charge.
La bille au contact avec le bâton de verre chargé positivement se charge positivement.
b. Indiquons les modes d'électrisation de la bille et du bâton.
Le bâton de verre frotté s'électrisé par frottement, la bille par contact
c. Calcul, en coulomb, de la valeur de la charge de la bille $q'$
$\begin{array}{rcl} q'&=&-ne\\&=&-35\times1.6\cdot10^{-19}\\\Rightarrow\boxed{q'=56\cdot10^{-19}C} \end{array}$
d. Déduisons en le justifiant la valeur en coulomb de la nouvelle charge $q"$ du bâton après le contact.
La valeur de la charge portée est opposée à la valeur de la charge portée par la bille
$\begin{array}{rcl} q"&=&-q'\\&=&-q-56\cdot10^{-19}C \end{array}$
3. On peut décharger les deux corps, bâton de verre et bille en touchant :
$-\ $du doigt le bâton de verre chargé, les électrons s'écoulent à travers le corps dans la Terre
$\ $du doigt le bâton de verre chargé, les électrons s'écoulent en sens inverse c'est-à-dire de la Terre vers le corps
3. On peut décharger les deux corps, bâton de verre et bille en touchant :
$-\ $du doigt le bâton de verre chargé, les électrons s'écoulent à travers le corps dans la Terre
$-\ $du doigt le bâton de verre chargé, les électrons s'écoulent en sens inverse c'est-à-dire de la Terre vers le corps
Exercice 21
1. Si on l'approche d'un pendule constitué d'une boule légère, on constate une attraction, puis contact, et enfin répulsion
2. La tige possède un excès d'électrons.
Ces charges proviennent du chiffon de laine qui a perdu des électrons
3. Expliquons à l'aide d'un schéma et de quelques lignes le phénomène que l'on observe
Avant frottement,tige en $PVC$ et chiffon de laine sont électriquement neutre.
En les frottant, on agit sur les atomes situés à la surface de la tige en $PVC$ et du chiffon en laine.
La tige en $PV$C arrache des électrons aux atomes constituant le chiffon en laine, il acquiert un excès d'électrons : il se charge négativement
Le chiffon en laine présente un manque d'électrons : il se charge positivement
4. On n'aurait pas pu observer le même phénomène En effet, alors que la tige en cuivre métal "perd
son électricité", la tige en $PVC$ , elle, la "conserve" : les charges restent localisées à une des extrémité de la tige en $PVC$ sans pouvoir se déplacer.
Le cuivre est un conducteur alors que le PVC est un isolant
5.a. Précisons le signe de la charge portée par la tige en plexiglas électrisé par frottement avec de la laine
Le signe de la charge portée par la tige en plexiglas est positive
b. Précisons le signe de la charge de la boule du pendule électrostatique
Le signe de la charge portée par la boule du pendule électrostatique est positive
c) Les charges positives de la tige en plexiglas attirent les électrons de la boule.
Il s'en suit une dissymétrie de la répartition des charges au sein de la boule.
La partie de la boule en regard de boule en plexiglas chargée négativement est attirée par la tige
Exercice 22
1. Expliquons la répulsion des feuilles d'aluminium.
Le bâton en ébonite $(E)$ ,par influence,repousse les électrons de la boule métallique $(B)$ qui repoussent les électrons des feuilles d'aluminium
Étant chargées négativement, ces feuilles se repoussent
2. Donnons un nom à ce mode d'électrisation
Ce mode d'électrisation est l'électrisation par influence
Commentaires
Yasmine (non vérifié)
mer, 11/04/2020 - 15:03
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Où sont les exercices 1 et 2?
Fadjimba (non vérifié)
ven, 03/04/2022 - 21:25
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Étudiant
PIDALY (non vérifié)
mer, 11/11/2020 - 11:48
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thor
Ibrahima SECK (non vérifié)
jeu, 06/24/2021 - 00:47
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Peut on avoir toute la
Drame (non vérifié)
jeu, 05/26/2022 - 13:34
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Pc
Anonyme (non vérifié)
lun, 07/05/2021 - 17:31
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Bonjour je trouve excellent
paul (non vérifié)
ven, 10/15/2021 - 10:18
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correction
Eddouadi (non vérifié)
dim, 03/13/2022 - 18:24
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Recherche
Ranim (non vérifié)
mer, 11/16/2022 - 05:08
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Tâta bc
Lahad (non vérifié)
ven, 12/16/2022 - 07:53
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Corrections gratuite
paul (non vérifié)
ven, 10/15/2021 - 10:22
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correction SVP
Mamadou Diombaty (non vérifié)
ven, 05/13/2022 - 11:35
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Suite des corrigés
Nogaye Thiam (non vérifié)
mar, 06/07/2022 - 21:31
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Étude
Nogaye Thiam (non vérifié)
mar, 06/07/2022 - 21:31
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Étude
Nogaye Thiam (non vérifié)
mar, 06/07/2022 - 21:33
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Étude
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