Module 1 : L’électrostatique – Expérimentations

Défis électrostatiques

Expérience 1

But :

Imaginer des solutions aux défis proposés.

Matériel :

  • Deux ballons de baudruche ;
  • Morceaux de papier ;
  • Une paille ;
  • Un tube de PVC.

Mode opératoire

  1. Résolvez les défis.
  2. Notez soigneusement les méthodes utilisées et les observations réalisées pour chacun des défis.
  3. Répondez aux questionnements.

Liste des défis

Défi n° 1 : « Collez » un ballon de baudruche au mur sans colle ni papier collant.

Défi n°2 : Soulevez des morceaux de papier sans les toucher et sans souffler.

Défi n°3 : À l’aide d’une paille, tournez les pages d’un livre sans les toucher et sans souffler.

Défi n°4 : À l’aide d’un bâton en plastique, déviez la trajectoire d’un mince filet d’eau. Essayez avec une règle plastique puis une métallique.

Défi n°5 : Soulevez les cheveux de ton voisin sans les toucher.

Défi n° 6 : Utilisez deux ballons gonflés que vous attachés chacun par une corde en un même point du chambranle d’une porte de telle manière qu’ils se touchent. Comment faire pour qu’ils se repoussent ?

Questionnements

Quelle est la cause de ces phénomènes ?

Comment expliquer qu’on puisse faire bouger un objet sans le toucher ?

Est-ce une sorte d’effet magnétique ? Pouvez-vous le prouver ?

Expérience 2

Détermination des effets des charges électriques

But :

Observer les interactions entre les corps suite à leur électrisation.

Matériel :

  • Quatre tuyaux en PVC ;
  • Une tige en verre  ;
  • Une tige en bois ;
  • Un tissu en coton ;
  • Un tissu synthétique.

Mode opératoire :

  1. Placez deux tubes de PVC parallèlement sur une surface horizontale de manière à former des rails qui serviront de support à l’expérimentation.
  2. Sur les rails, déposez parallèlement un troisième tube de PVC et la tige en verre sans les mettre en contact.
  3. Notez vos observations.
  4. Reprenez le tube en PVC et frottez-le énergiquement à l’aide du tissu synthétique.
  5. Déposez le tube venant d’être frotté sur les rails sans toucher la tige de verre.
  6. Reprenez la tige de verre et frottez-la énergiquement à l’aide du tissu en coton.
  7. Déposez la tige de verre venant d’être frottée sur les rails à 5 cm du tube en PVC en prenant garde de ne pas le toucher.
  8. Notez vos observations.
  9. Enlevez le tube de PVC et la tige de verre.
  10. Prenez deux tubes de PVC et déposez-les sur les rails sans les avoir frottés.
  11. Notez vos observations.
  12. Reprenez les deux tubes de PVC et frottez-les énergiquement à l’aide du tissu synthétique.
  13. Placez-les perpendiculairement sur les rails en prenant garde à ce qu’il n’y ait pas de contact entre les deux tubes venant d’être frottés.
  14. Notez vos observations.
  15. Enlevez les deux tubes de PVC des rails.
  16. Prenez un tube de PVC et la tige en bois et déposez les sur les rails sans les avoir frottés.
  17. Notez vos observations.
  18. Reprenez le tube en PVC et frottez-le énergiquement à l’aide du tissu synthétique.
  19. Déposez le tube venant d’être frotté sur les rails sans toucher la tige de bois.
  20. Reprenez la tige de bois et frottez-la énergiquement à l’aide du tissu en coton.
  21. Notez vos observations.

Expérience 3

Isolants et conducteurs

But :

Distinguer les différences existantes entre les corps isolants et conducteurs

Matériel :

  • Une tige de cuivre ;
  • Du papier essuie-tout ;
  • Un pendule avec une boule de polystyrène ;
  • Un tube de PVC ;
  • Un tissu de coton ;
  • Petits morceaux de papier.

Mode opératoire :

Partie A

  1. Prenez les morceaux de papier et déposez-les sur la table.
  2. Approchez la tige de cuivre des morceaux de papier.
  3. Frottez la tige de cuivre à l’aide du papier essuie-tout.
  4. Approchez la tige de cuivre des morceaux de papier.
  5. Notez vos observations.
  6. Recommencez les étapes 3 à 5 en isolant votre main à l’aide du tissu en coton.
  7. Notez vos observations.
  8. Touchez la tige n’importe où et approchez-la, à nouveau, des morceaux de papier.
  9. Notez vos observations.
  10. Recommencez chacune des étapes (1 à 8) en prenant le tube de PVC au lieu de la tige de cuivre.

Partie B

  1. Réalisez le montage suivant.
    montage électrostatique
  2. Touchez avec une paille préalablement frottée le tube de cuivre.
  3. Approchez, sans le toucher directement, le tube en cuivre de la boule en polystyrène.
  4. Notez vos observations.

Recherche documentaire

L'électrostatique dans la vie de tous les jours

Questions

  1. Comment expliquer le phénomène de la foudre ?
  2. Pourquoi est-il dangereux de se réfugier sous un arbre, surtout s’il est isolé, lors d’un orage?
  3. Imagine un autre système que le paratonnerre pour protéger la maison lors de la formation d’un coup de foudre.
  4. Est-ce efficace de porter un paratonnerre individuel et pourquoi ?
  5. Le phénomène d’électrostatique peut être utilisé pour améliorer la pollinisation des plantes à fruits. Les agriculteurs ne font qu’imiter un phénomène naturel qui favorise la fécondation par les abeilles. Expliquez comment ils l’utilisent à l’aide de schémas.
  6. Quelle est la condition environnementale essentielle pour favoriser l’apparition d’un phénomène électrostatique ?

Appropriations