Électricité statique

Exemples d'électricité statique

Le gain ou la perte d'électrons par un atome est appelé charge. Les atomes peuvent gagner ou perdre des électrons de différentes manières. Par conséquent, les substances peuvent être chargées électriquement de différentes manières.

Lorsque des objets neutres (non chargés) sont rapprochés les uns des autres, aucune attraction ou répulsion n'est observée.

Lorsque des objets non chargés sont rapprochés les uns des autres, ils ne s'attirent ni ne se repoussent, StudySmarter Originals

L'échange d'électrons a lieu entre les objets qui sont frottés l'un contre l'autre. Alors qu'un excès de charge négative se produit dans l'objet qui reçoit des électrons, la charge négative diminue dans l'objet qui donne des électrons. Un excès de charge positive se produit dans le corps donneur d'électrons, et un excès de charge négative se produit dans le corps accepteur d'électrons. Comme dans l'exemple qui utilise un tissu en laine et une tige en plastique, l'objet donneur d'électrons est chargé positivement et l'objet receveur est chargé négativement. Les objets chargés par friction sont chargés de charges électriques égales et opposées. L'objet qui accepte les électrons est chargé d'une$-q$tandis que l'objet donneur d'électrons est chargé d'une charge de$+q$charge. La somme des charges avant et après le frottement des objets est égale en raison de la conservation de la charge.

Les forces électrostatiques sont des forces sans contact. Lorsque l'on rapproche deux tiges de plastique frottées contre un morceau de laine ou deux tiges de verre frottées avec un tissu de soie, les tiges se repoussent l'une l'autre. Cette expérience montre que les objets ayant la même charge électrique se repoussent.

Lorsque l'on rapproche deux bâtonnets de plastique d'un morceau de laine ou deux bâtonnets de verre d'un tissu de soie, les bâtonnets se repoussent, StudySmarter Originals

Lorsqu'on rapproche la tige en plastique qui a été frottée sur le tissu en laine et la tige en verre qui a été frottée sur le tissu en soie, elles s'attirent l'une l'autre.

Les baguettes en plastique et les baguettes en verre s'attirent mutuellement lorsqu'elles sont frottées respectivement sur le tissu en laine et sur le tissu en soie. StudySmarter Originals

Un phénomène similaire est observé lorsqu'on frotte ensemble un tissu en laine et une tige en plastique, ou un tissu en soie et une tige en verre. Cela montre que les objets chargés de charges électriques opposées s'attirent. En raison de la force de répulsion et de la force d'attraction exercées par les objets l'un sur l'autre, nous pouvons être sûrs que deux types de charge doivent exister.

Les objets chargés de charges électriques opposées s'attirent, StudySmarter Originals

Le résultat de cette expérience peut être résumé comme suit : Les objets chargés ayant la même charge électrique se repoussent, et les objets chargés ayant des charges électriques opposées s'attirent.

Utilisations de l'électricité statique

L'électricité statique fait partie de notre vie quotidienne. L'électricité statique est utilisée pour la lutte contre la pollution, le nettoyage de l'air et le développement d'appareils technologiques. Par exemple, l' électricité statique peut être utilisée pour la photocopie, le filtrage de l'air dans les usines, la peinture des voitures et les téléphones portables .

Utilisations de l'électricité statique : Contrôle de la pollution

L'une des utilisations particulières de l'électricité statique consiste à l'utiliser pour contrôler les niveaux de particules polluantes qui pourraient être nocives pour les humains ou plus largement pour l'environnement naturel. Deux applications de cette utilisation particulière de l'électricité statique pour le contrôle de la pollution sont expliquées ci-dessous.

Utilisations de l'électricité statique : Précipitateurs électrostatiques

Les précipitateurs électrostatiques sont un exemple des diverses utilisations de l'électricité statique qui peuvent être utilisées pour le contrôle de la pollution via l'application d'une charge statique pour attirer les particules dans l'air et les collecter. De nombreuses centrales électriques utilisent des combustibles fossiles comme le charbon et le pétrole pour produire de l'électricité. Lorsque ces combustibles brûlent, ils émettent de la fumée. La fumée contient des particules solides microscopiques, comme le carbone non réagi, qui peuvent causer des dommages structurels et des problèmes respiratoires. Pour éviter cela, la fumée des gaz d'échappement est éliminée avant qu'ils ne sortent des cheminées. Ce travail nécessite l'utilisation d'un précipitateur électrostatique.

Le précipitateur électrostatique élimine les minuscules particules de l'air en les forçant à se charger puis à être attirées par des plaques métalliques. Wikimedia Commons

Utilisations de l'électricité statique : Désodorisants

L'air peut être purifié à l'aide de l'électricité statique. L'électricité statique est utilisée dans les purificateurs d'air pour modifier les charges des particules de poussière afin qu'elles se fixent sur une plaque ou un filtre du purificateur dont la charge est opposée à celle de la poussière. Ces particules chargées sont attirées vers une plaque de l'appareil ayant la charge opposée et s'y fixent.

Utilisations de l'électricité statique : Photocopieurs

Dans les photocopieurs, un tambour ou une courroie est recouvert d'une couche de substance photoconductrice. Lorsque la lumière est incidente sur une substance photoconductrice, elle commence à conduire l'électricité. Lorsqu'une photocopieuse éclaire un morceau de papier sur la surface en verre, l'électricité statique projette un motif de l'image sur le tambour photorécepteur chargé positivement qui se trouve en dessous. Lorsque la lumière se reflète sur les espaces vierges de la page, elle frappe le tambour, neutralisant les particules chargées qui recouvrent la surface du tambour. Les charges positives ne restent sur le papier que lorsqu'il y a des taches sombres qui ne reflètent pas la lumière. Le toner chargé négativement est attiré par ces charges positives. Le toner est ensuite transféré sur une feuille de papier chargée positivement et fusionné.

Une imprimante est un exemple des utilisations nombreuses et variées de l'électricité statique dans notre vie quotidienne

Peinture électrostatique

Les procédés de peinture électrostatique sont également connus du grand public sous le nom de peinture en poudre. Les carrosseries de voitures sont le plus souvent peintes à l'aide de techniques de peinture électrostatique. Le principe selon lequel les charges opposées s'attirent est le concept de base de ce procédé. Les particules de poudre colorée chargées électriquement adhèrent à la surface à peindre électriquement et collent complètement à la surface grâce aux processus de cuisson qui s'ensuivent.

Lapeinture électrostatique est basée sur le principe de l'électricité statique

Utilisations de l'électricité statique : Téléphones portables

La plupart des smartphones utilisent des écrans tactiles capacitifs, qui sont composés de matériaux tels que le cuivre ou l'oxyde d'indium et d'étain et qui stockent les charges électriques dans une grille électrostatique de minuscules fils, chacun plus fin qu'un cheveu humain. Lorsqu'un doigt touche l'écran, une petite quantité de charge électrique est transférée du doigt pour compléter le circuit, ce qui entraîne une chute de tension à cet endroit. Le programme analyse l'emplacement de la chute de tension avant d'entreprendre une action particulière préprogrammée.

Un smartphone doté d'un écran tactile est également un exemple des utilisations de l'électricité statique

Dangers de l'électricité statique

Dans les camions-citernes transportant des liquides inflammables, la charge d'électricité statique s'accumule en raison de l'agitation du liquide dans la citerne causée par le mouvement ainsi que par la friction avec l'air environnant. Il est nécessaire d'utiliser une chaîne de mise à la terre pour éviter que cette charge d'électricité statique n'atteigne des niveaux dangereux. La chaîne de mise à la terre permet à l'électricité statique accumulée de se décharger en toute sécurité dans le sol.

Un camion transportant un liquide inflammable peut être très dangereux si l'on ne s'en occupe pas correctement. C'estpourquoi tu peux voir des panneaux d'avertissement indiquant qu'il ne faut pas fumer de cigares ou allumer de flammes à proximité du camion-citerne.

Dangers de l'électricité statique : Les éclairs

Les particules à l'intérieur des nuages sont chargées à la suite de collisions et de frottements. Ces particules font que la partie supérieure du nuage acquiert une charge purement positive et que les parties inférieures du nuage se chargent négativement. Par conséquent, le sol sous les nuages est chargé de la charge opposée, c'est-à-dire positivement. La séparation des charges négatives dans les nuages et des charges positives sur le sol se poursuit pendant un certain temps. L'air isolant entre le nuage et le sol commence à devenir conducteur, et à mesure que la différence de potentiel entre le nuage et le sol augmente, il devient plus facile pour un courant de percer l'air. Avec la perforation de l'air, la haute tension dans le nuage est déchargée vers le sol. Un courant de 2 000 à 200 000 ampères circule dans ces décharges de foudre.

Dangers de l'électricité statique : Avions

L'électricité à l'extérieur des avions se forme de 3 manières différentes. L'électricité générée par un coup de foudre pendant le vol, l'électricité statique générée par le frottement lorsque l'avion traverse des nuages de neige, de glace, de grêle ou de poussière, et l'électricité statique générée par les appareils électroniques. Cette électricité statique générée sur l'avion est distribuée par les protubérances métalliques pointues situées sur les extrémités des ailes de l'avion. Si l'électricité statique circulant dans le fuselage de l'avion était momentanément libérée dans l'air, elle pourrait exploser en raison des fortes décharges qui peuvent se produire pendant l'atterrissage de l'avion.

Électricité statique dans le corps

Les chocs électriques dans le corps peuvent être causés par l'exposition soudaine du corps à l'électricité. Lorsque l'on touche un objet ou que l'on entre en contact avec la main de quelqu'un, on entend parfois des craquements et l'on peut ressentir une "secousse" brutale. C'est une situation que presque tout le monde connaît à un moment ou à un autre de sa vie. Tantôt en serrant la main de quelqu'un, tantôt en saisissant la poignée d'une porte, des crépitements se font entendre et le corps subit un choc électrique momentané. L'excès d'électricité statique accumulé dans le corps est déchargé, ce qui provoque une sensation de choc électrique instantané dans le corps de la personne.

En raison de l'électricité statique, une force de répulsion se produit et les cheveux se détachent de la tête.