Electrophore

EL 03


 

Principe de l'expérience

Le terme électrophore a été inventé par Volta et signifie  » porteur d’électricité ». Un électrophore est un générateur capacitif utilisé pour produire une charge électrostatique par polarisation sur un disque métallique que l’on peut ensuite déplacer. Il est constitué d’une plaque isolante ( plexiglas) et d’un disque métallique muni d’un manche isolant.

L’expérience consiste à charger la plaque diélectrique négativement par frottement avec la peau de chat. On dépose ensuite le disque métallique dessus. La charge négative présente sur la plaque isolante engendre une polarisation dans l’épaisseur du disque. En mettant ensuite la surface supérieure du disque en contact avec la Terre, on élimine la charge négative de la surface supérieure du disque, celui-ci est alors chargé positivement. On retire ensuite le disque de la surface isolante pour faire différentes démonstrations.

Manipulations

Mesure de la force électrostatique:

  • Poser plusieurs fois les mains sur la plaque de plexiglas  pour la décharger complètement.
  • Prendre le disque par le manche et le déposer sur la plaque.
  • Fixer le dynamomètre et utiliser le pour le soulever légèrement jusqu’à qu’il se décolle de la plaque. Le maintenir environ 2 mm au-dessus de la plaque. Lire son poids sur le dynamomètre. Enlever le disque.
  • Charger la plaque de plexiglas en la frottant vigoureusement avec la peau de chat.
  • Prendre le disque par le manche et le déposer à nouveau sur la plaque. Fixer le dynamomètre et utiliser le pour le soulever légèrement jusqu’à qu’il se décolle de la plaque. Le maintenir environ 2 mm au-dessus de la plaque. Lire à nouveau le dynamomètre ( ça doit être la même valeur que pour la première mesure).
  • Reposer le disque sur la plaque et toucher brièvement la surface supérieure du disque avec la mise à terre. Soulever à nouveau le disque avec le dynamomètre et noter la nouvelle valeur. Le poids apparent est maintenant plus élevé que la valeur précédente. En déduire ensuite la valeur de la force électrique qui s’exerce entre la plaque et le disque.
  • Calculer la valeur de la charge électrique déposée sur le disque. Reposer le disque le plaque et déposer le dynamomètre.

Notion de tension électrique:

  • Toucher à nouveau le disque sur sa partie supérieure avec le fil de Terre. Soulever à nouveau le disque avec le manche et l’éloigner de la plaque sur une hauteur suffisante pour intercaler entre les deux pièces le tube néon. Observer la décharge électrique dans le tube au moment du contact ( photo 2 ).
Liste du matériel
  • plaque en plexiglas
  • disque métal avec manche isolant et crochet
  • peau de chat
  • règle
  • dynamomètre
  • tube néon
  • mise à terre
Particularités techniques

Une fois la plaque de plexiglas chargée ( les charges restent sur l’isolant) , il est possible de recharger de très nombreuses fois le disque métallique en répétant la procédure indiquée et de provoquer une nouvelle décharge dans le tube. L’énergie utilisée lors de la décharge provient en fait du travail qu’il faut effectuer pour séparer les charges portées par la plaque des charges portées par le disque (tension électrique).

Complément de théorie