Introduction à l'électricité statique
Nous allons dans cette page vous expliquer le phénomène de l'électricité statique, car il est
méconnu et pourtant très intéressant. Nous allons donc commencer de façon théorique pour
en venir à la pratique avec notre matériel antistatique ou de mesures.
L'électricité statique est partout: dans les voitures, les maisons, les usines, la nature...
Cette énergie se trouve dans toutes les proportions (de la simple étincelle en se peignant les cheveux, en passant
par les décharges dans les machines industrielles, jusqu'à la foudre et ses dangers d'électrocutions et d'incendies).
Toutefois, même en petite quantité l'électricité statique peut s'avérer dangereuse, surtout en présence de produits
inflammables ou explosifs.
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Electricité statique: la théorie atomique
La théorie atomique de la matière est un des principes de bases liés aux phénomènes d'électricité statique.
La nature d'un atome dépend des particules qui composent celui-ci. En effet, il y a trois différents types de particules
: les neutrons et les protons qui forment le noyau de l'atome et les électrons comme un nuage autour du noyau.
Electricité statique: les charges électriques
L'ensemble des phénomènes de l'électricité statique s'explique notamment grâce aux charges électriques de ces particules.
Il faut, donc, savoir que les protons portent une charge positive (+ 1,6 .10-19 Coulomb) et les
neutrons une charge négative (- 1,6 .10-19 C), tandis que les neutrons n'ont pas de charges.
Les charges + et - sont normalement en quantités égales et la matière est, donc, électriquement neutre.
Mais, de part leur position en orbite de l'atome, les électrons sont les plus susceptibles de se transférer
d'un atome à un autre, ce qui modifie la charge de la matière qui devient positive (si elle a perdu des électrons)
ou négative (si elle en a reçus). Ainsi, on peut donc dire que le frottement d'un corps sur un autre fait apparaître
des charges négatives sur l'un et des charges positives sur l'autre et une fois les corps séparés,
ces charges restent telles quelles. L'électrisation résulte donc d'un contact, le frottement est une amplification
qui permet de mettre en exergue le phénomène. Plus on fournit de l'énergie à un électron, plus il a tendance à s'éloigner
du noyau et à s'en séparer.
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Voici un tableau que l'on appelle liste ou série triboélectrique.
Les matériaux en tête de liste ont plus tendance à devenir positifs et ceux en fin de liste à devenir négatifs en recueillant des électrons.
Plus les matériaux sont éloignés les uns des autres dans la liste, plus la génération d'électricité statique sera élevée au moment de la séparation des matériaux.
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| Série triboélectrique |
| Verre |
| Nylon |
| Laine |
| Coton |
| Soie |
| Dacron |
| Polyvinylchloré |
| Polyéthylène |
| Caoutchouc |
| ... |
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Electricité statique: les forces électrostatiques
En effet, lorsque deux objets sont chargés, une force s'applique entre les deux. Si les deux
objets ont des charges de même signe la force sera répulsive et si les deux objets sont de signes
opposés, la force sera attractive.
Pour expérience, accrochez deux matériaux plastiques identiques à un même fil, frottez les sur de la laine
et vous pourrez observer le phénomène de répulsion.
Electricité statique: conducteurs et isolants
Il est également important de savoir que les charges électriques dépendent d'un support matériel qu'il soit solide, liquide ou gazeux.
Il y a deux différents types de solides: les conducteurs et les isolants. Dans les isolants,
les électrons sont fortement liés aux atomes et ils résistent mêmes sous de fortes actions extérieures. Il y a donc très peu de transferts
d'électrons et de charges électriques. Les isolants sont capitaux en électrostatique (ex: matières plastiques: PVC, polyéthylène...)
Comme vous l'avez compris, dans le cas des conducteurs, les électrons se séparent facilement de l'atome
(d'où les termes de conductivité et de résistivité).
Les transferts d'électricité statique
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Le transfert d'électricité statique est engendré par une différence de potentiel électrostatique entre deux surface.
Comme vous pouvez le voir dans le schéma suivant S1 et S2 ont des potentiels électrostatiques différents et S3 est un conducteur.
En contact avec les deux plaques S1 et S2, un transfert de charges électriques va se produire en S3.
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Électrisation des corps solides par frottements - schémas,
Différentes formes de décharges électrostatiques.
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