TP Physique N° 01

Phénomène d'électrisation. Enoncé

 

Moteur de Recherche sur le site   

Recherche Personnalisée

Mode d'emploi  

Correction

 

But : Introduire les notions de charges électriques et d’interaction électrostatique.

 

1)- Mise en évidence.

-          Citer des exemples de la vie courante qui illustrent le phénomène d’électrisation.

a)-     Expérience 1.

Manipulation    Frotter une règle plastique sur de la laine. L’approcher de petits morceaux de papier posés sur la table.

 Observer, puis faire un schéma de l’expérience.

b)-     Expérience 2.

Manipulation    Faire couler un mince filet d’eau et en approcher doucement la règle frottée.

Observer, puis faire un schéma de l’expérience.

c)-     Conclusion : Que peut-on dire de la règle frottée ? Quelle est la propriété d’un tel corps ?

2)- Les deux types d’électricité.

Manipulation    On frotte une tige de verre avec du coton, on l’approche d’un pendule puis on le met en contact avec celui-ci.

-          Observer.

-          On approche ensuite du pendule précédent une tige de PVC frottée sur de la laine. Observer.

Faire un schéma détaillant les différentes étapes.

-          Comparer la charge portée par le pendule après contact avec celle de la tige de verre.

-          La comparer ensuite à celle portée par la tige de PVC. Conclure.

3)- Interprétation microscopique de l’électrisation.

a)-     Par frottement.

-          Quelles sont les particules élémentaires dont est constituée la matière ?

-          Lors de l’électrisation par frottement, certaines de ces particules sont arrachées. Lesquelles ? Pourquoi ?

-          Comment se charge alors le corps qui a perdu ces particules ?

-          Conclure.

b)-     Par influence.

-          Expliquer ce qui se passe pour le pendule microscopiquement quand on approche la tige de verre frottée avec du coton.

c)-     Par contact.

-          Expliquer ce qu’il se passe microscopiquement entre le pendule et la tige de verre frottée quand ils rentrent en contact.

4)- Conducteurs et isolants.

a)-     La machine de Wimshurst.

-          Voir le Document 1.

 

Avant toute manipulation, décharger l’appareil

 

Manipulation    Relier une boule de la machine à une extrémité d’une règle métallique posée sur un morceau de polystyrène.

-          Placer le pendule à l’autre extrémité de la règle. Observer ce qu’il se produit lorsque la machine fonctionne.

Manipulation    Recommencer l’expérience en remplaçant la règle métallique par une règle en plexiglas.

Donner la définition d’un conducteur électrique et celle d’un isolant électrique.

Citer des matériaux conducteurs d’électricité et des matériaux isolants.

b)-     Porteurs de charges : Ce sont des entités dont la taille est microscopique et qui peuvent se déplacer dans les conducteurs.

-          Quels sont les porteurs de charges qui assurent la conduction dans les métaux ? Dans les solutions ?

Manipulation    Déterminer et réaliser une expérience permettant de mettre en évidence les porteurs de charges dans les solutions.

c)-     Utilisation d’un électroscope.

-          Présentation d’un électroscope.

Répondre aux questions concernant cet appareil en utilisant le Document 2.

 Additif du TP N° 01

 

La machine de Wimshurst

Document 1

Faire apparaître un arc électrique entre les deux sphères de la machine de Wimshurst.

Que se passe-t-il au moment où jaillit l’arc électrique ?

à quoi doit-on attribuer l’effet lumineux ? Le claquement ?

 

Document 2

 

 

Un électroscope est formé d’une lame mince fixée à la tige verticale solidaire du plateau.

Cet ensemble est métallique.

Approcher du plateau la baguette d’ébonite frottée, puis la retirer.

a.  Quelle propriété du plateau métallique met-on ici en évidence ?

Établir le contact entre le plateau et la baguette et la retirer.

b.  Que se passe-t-il lors du contact entre le plateau et la baguette ?

Approcher la baguette frottée très près du plateau. Toucher le plateau avec un doigt puis retirer, dans l’ordre, le doigt puis la baguette.

c.  Quel phénomène a lieu au moment du contact entre le doigt de l’opérateur et le plateau ?

d.  Quelle propriété du corps humain met-on ici en évidence ?

e.  Comparer les états électriques du plateau de l’électroscope après les deux premières expériences.

       

 Compléments :

1)-  

c)-     Certains objets peuvent être électrisés par frottement : ils attirent alors à distance des corps légers car ils  portent une charge électrique.

2)- Il y a répulsion entre le pendule et la tige de verre car ils portent le même type de charge électrique. 

Le PVC attire le pendule déjà chargé car le pendule ne porte pas le même type de charge que la tige en PVC.

-          Quand un corps électrisé A touche un corps non électrisé B, le corps B s’électrise par contact. 

-          On constate que les corps A et B se repoussent. 

-          Il y a deux types de corps électrisés, deux types de charges électriques.

3)-  

a)-     La matière est constituée de neutrons, protons et électrons. 

Ce sont les électrons périphériques qui sont arrachés. 

Le corps se charge alors positivement. 

Celui qui a arraché les électrons se retrouve chargé négativement.

-          Une charge électrique positive et une charge électrique négative s’attirent mutuellement.

-          Deux charges électriques positives ou deux charges électriques négatives se repoussent.

4)-  

b)-     Expérience  :

-           Dans un tube en U, verser 20 mL d’une solution de sulfate de cuivre II de concentration C = 1 mol / L et 80 mL d’une solution de permanganate de potassium de concentration C = 0,001 mol / L (en mélanger dans un bécher).

-          Relier avec des électrodes en graphite à un générateur U = 20 V environ et I = 0,1 A environ.

-          Faire circuler le courant pendant ¼ heure environ.

-          On obtient une coloration violette à une électrode et une coloration bleue à l’autre électrode.

 

Matériel :

Élève : pendule électrostatique, tige de verre, règle, tige d’ébonite, tige en PVC, chiffon de laine, chiffon de coton, peau de chat ?

Prof : électroscope, machine de Wimshurst,

Dans un tube en U,

Électrodes de graphite

solution de sulfate de cuivre II de concentration C = 1 mol / L,

solution de permanganate de potassium de concentration C = 0,001 mol / L,

générateur continu réglable 30 V avec ampèremètre et voltmètre.