Petites expériences d`électricité statique

Petites expériences d’électricité statique
Objectifs de l’activité
Objectifs spécifiques. S’approprier un texte scientifique, reproduire une expérience à partir d’un
texte, présenter une expérience à ses camarades, donner des explications claires à partir d’un
vocabulaire adapté.
Temps prévu
1 à 2 fois 45 minutes ou plusieurs fois 15-20 minutes
Situation ou problème
L’enseignant dit aux élèves :
« Voici une fiche d’expérience et le matériel nécessaire. Réalisez l’expérience décrite et essayez de
comprendre les explications. Vous devrez ensuite refaire l’expérience devant vos camarades,
expliquer le phénomène et répondre aux questions. »
Remarques
• Il est possible de consacrer un cours entier à ces expériences, ou de distribuer une de ces fiches
chaque fois qu’un groupe a terminé avant les autres.
• Il faut 10 à 15 minutes environ pour s’approprier l’expérience et 5 minutes pour la présenter et
répondre aux questions.
• Le matériel à utiliser étant élémentaire, chaque salle d’OS peut être équipée d’un bac contenant ce
matériel. Il pourra ainsi être utilisé chaque fois que les conditions s’y prêtent.
Petites expériences d’électricité
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Matériel (prévu pour 14 élèves)
• 3 cuillères en plastique
• 10 chiffons de laine
• 1 chiffon en soie
• des ballons à gonfler
• 1 pot de confiture avec couvercle métallique
• 1 grille métallique
• 3 verres à eau
• 5 paires de ciseaux
• 1 pelle à tarte métallique
• 2 plateaux ou plaques en métal
• 1 plaque de verre
• sagex
• poivre
• gros sel
• ficelle
• fil de cuivre
• papier d’aluminium
• stylo en plastique ou peigne
• disque en vinyle
• pop-corn
• papier de soie
Petites expériences d’électricité
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Jet d’eau courbe
Expérience 1
Frotte une cuillère en plastique avec un chiffon
de laine. Ouvre le robinet d'eau froide et laisse
couler un jet assez fin. Approche ta cuillère de
l'eau. Le jet est attiré par la cuillère et forme un
coude.
La charge d'électricité attire les particules d'eau
non chargées. Mais si la cuillère elle-même entre
en contact avec l'eau, aussitôt le prodige
disparaît. L'eau est un bon conducteur et retire à
la cuillère sa charge électrique. Même les
minuscules particules d'eau contenues dans l'air
se chargent d'électricité : c'est pourquoi les
expériences sur l'électricité statique réussissent particulièrement bien les jours de beau temps et dans
une pièce bien chauffée.
Matériel : cuillère en plastique, chiffon de laine.
Poivre et sel
Expérience 2
Éparpille du gros sel sur une table et mélanges-y
un peu de poivre moulu. Comment séparer le
poivre du sel ? Prends une cuillère en matière
plastique et frotte-la avec un chiffon de laine,
puis tiens-la au-dessus du tas de sel et de poivre
mélangés. Les grains de poivre vont sauter sur la
cuillère et y rester collés.
Le frottement charge d'électricité la cuillère en
matière plastique et attire ainsi le mélange. Si tu
tiens la cuillère assez haut, seul le poivre va se
coller sur la cuillère, car le sel, dont les grains
sont plus gros, est plus lourd. Pour attirer
également le sel, il te suffira de rapprocher encore la cuillère du mélange.
Matériel : poivre, gros sel, cuillère en plastique, chiffon de laine.
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Ballons ennemis
Expérience 3
Gonfle deux ballons et attache-les avec des
ficelles. Frotte-les contre un chiffon en laine et
laisse-les ensuite pendre. Ils se repoussent.
Les deux ballons se sont chargés, par frottement,
d'électricité négative, car ils ont capté des
électrons sur le chiffon. Étant donné qu'il a
donné des électrons, le chiffon possède une
charge positive. Une charge positive et une
charge négative s'attirent : par conséquent, les
ballons vont se coller au chiffon. Inversement
deux charges identiques se repoussent : c'est
pourquoi les deux ballons s'écartent l'un de
l'autre.
Matériel : ballons, ficelle, chiffon de laine.
Haute tension
Expérience 4
Pose une grille métallique sur un verre sec.
Frotte vigoureusement un ballon gonflé d'air sur
un chiffon de laine et pose-le sur la grille. Si tu
approches ton doigt du bord de la grille, un
éclair jaillit.
Il se produit un équilibre de tension entre le
métal et ton doigt. Bien que l'éclair décharge une
tension de quelques milliers de volts, il est tout
aussi inoffensif que les étincelles qui se
produisent lorsqu'on se peigne les cheveux. Un
chercheur américain a calculé qu'il faudrait
caresser la fourrure d'un chat environ
9 200 000 000 fois pour obtenir la quantité de courant suffisante pour faire briller une ampoule de
75 watts pendant une minute.
Matériel : ballon, chiffon de laine, ficelle, grille métallique, verre, ciseaux.
Petites expériences d’électricité
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Coup de foudre
Expérience 5
Sur un verre sec, pose une pelle à tarte en métal
et place dessus un morceau de sagex que tu auras
vigoureusement frotté sur un chiffon de laine. Si
tu approches ton doigt du manche de la pelle à
tarte, un éclair jaillit.
Lorsqu'on place la matière synthétique chargée
négativement sur la pelle à tarte, les électrons
négatifs du métal sont repoussés jusque dans
l'extrémité du manche. C'est à cet endroit que
s'effectue l'équilibre des charges électriques. Les
matières synthétiques se chargent fortement
d'électricité.
Matériel : verre, pelle à tarte métallique, sagex, chiffon de laine.
Ballons adhésifs
Expérience 6
Gonfle quelques ballons et frotte-les pendant
quelques instants contre un chiffon en laine. Si
tu les lâches ensuite dans la pièce, ils vont aller
se coller au plafond et y rester pendant des
heures.
Le frottement charge les ballons d'électricité. Ils
prennent sur le chiffon des petites particules
électriques négatives, les électrons. Étant donné
que les corps chargés d'électricité attirent ceux
qui ne le sont pas, les ballons adhèrent au
plafond jusqu'à ce que les charges d'électricité
s'équilibrent de part et d'autre. Dans un air
ambiant sec, ce phénomène peut se prolonger pendant des heures, car les électrons ne se déplacent que
lentement le long du plafond qui n'est pas bon conducteur.
Matériel : chiffon de laine, ballons, ficelle, ciseaux.
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Modèle simple d’électroscope
Expérience 7
Perce le couvercle métallique d'un pot de
confiture et passe dans le trou un fil de cuivre
dont l'extrémité est recourbée en forme de
crochet. Isole le fil du couvercle avec de la pâte
à modeler. Sur le crochet, suspends une bande de
papier d'aluminium. Approche un stylo chargé
d'électricité statique par frottement sur de la
laine (tu peux également te servir d'un peigne) :
la bande de papier pliée en deux va s'ouvrir.
Par contact avec un objet chargé d'électricité, les
électrons parcourent le fil de cuivre et atteignent
les deux bouts de la bande de papier
d’aluminium. Ces deux bouts possèdent la même charge, ils se repoussent.
Matériel : pot de confiture avec couvercle métallique, chiffon de laine, fil de cuivre, papier
d’aluminium, stylo en plastique ou peigne, ciseaux.
Puces électriques
Expérience 8
Frotte un vieux disque 33 T avec un chiffon de
laine et pose-le sur un verre sec. Lance quelques
boulettes en papier d'aluminium sur le disque :
celles-ci vont se mettre à sauter dans tous les
sens. II suffit que tu touches les boulettes avec le
doigt pour qu'elles se mettent à zigzaguer
comme des puces.
L'électricité statique obtenue par frottement se
répartit en champs irréguliers à la surface du
disque. Les boulettes de papier d'aluminium
absorbent la charge et se repoussent les unes les
autres, mais elles sont en même temps attirées
par les champs qui possèdent une charge électrique d'intensité différente. Si deux boulettes se
touchent, elles se repoussent immédiatement.
Matériel : verre, disque en vinyle, papier d’aluminium, chiffon de laine
Petites expériences d’électricité
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Tir de pop-corn
Expérience 9
Frotte une cuillère en plastique avec un chiffon
de laine afin de la charger d'électricité. Tiens
cette cuillère au-dessus d'une assiette remplie de
pop-corn. Ils vont bondir et se coller à la
cuillère, puis, brusquement, ils vont jaillir dans
toutes les directions.
Le pop-corn est attiré par la cuillère chargée
d'électricité et pendant un moment il y reste
collé. Durant cette première phase, une partie
des électrons passent de la cuillère dans le popcorn jusqu'à ce que tous les pop-corn aient la
même charge d'électricité. Étant donné que des
charges identiques se repoussent, on assiste alors à un magnifique feu d'artifice.
Matériel : cuillère en plastique, chiffon de laine, pop-corn.
La danse des poupées
Expérience 10
Découpe des figurines de 3 cm de hauteur et
pose-les sur une plaque ou un plateau en métal.
Place au dessus une plaque de verre soutenue
par deux livres. Frotte le verre avec un morceau
d'étoffe en soie : les figurines vont commencer à
danser joyeusement. Elles se dressent,
tournoient, retombent et se relèvent.
Le frottement avec le tissu en soie a chargé la
plaque de verre d'électricité ; celle-ci attire à elle
les poupées, qui se trouvent à leur tour chargées
d'électricité. Des charges de même signe se
repoussant, les poupées retombent sur le plateau métallique, se déchargent de leur électricité et sont de
nouveau attirées.
Matériel : plateau ou plaque en métal, plaque de verre, papier de soie, chiffon en soie, ciseaux.
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Couleuvre à collier
Expérience 11
Dans une feuille de papier de soie de 10 cm sur
10 cm, découpe un serpent en forme de spirale,
pose-le sur une plaque ou un plateau en métal et
redresse sa tête. Frotte ton stylo avec un chiffon
en laine et tiens-le au-dessus de la tête du
serpent. Comme un serpent vivant, il va se
dresser, puis reposer la tête selon que tu
approches ou que tu éloignes ton stylo.
Dans ce cas, le stylo a capté des électrons sur la
laine et attiré à lui le papier qui n'est pas chargé
d'électricité. Au contact du stylo, le papier
prélève une partie de l’électricité et la transmet
aussitôt au couvercle en métal qui est un bon conducteur. À ce moment, comme il a de nouveau perdu
toute son électricité, le papier est de nouveau attiré par le stylo. Ce phénomène se poursuit jusqu'à ce
que le stylo ait perdu toute sa charge d'électricité.
Matériel : papier de soie, plateau ou plaque en métal, stylo en plastique, chiffon en laine, ciseaux.
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Notes personnelles
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