Coll̬ge de Saussure РGroupe de physique

Mots clés | Charge | Coulomb | force électrique

Etablir expérimentalement les liens qui relient la force électrostatique de Coulomb avec les charges électriques en présence et la distance qui les séparent. Les charges sont portées par deux petites sphères métalliques identiques, l’une fixée sur une tige isolante et l’autre placée sur le bras d’une balance de torsion. Un générateur électrostatique est utilisé pour charger les deux sphères. La force électrostatique de répulsion entre les deux charges produit une rotation de la balance de torsion. Un système optique à rayon laser permet de mesurer l’angle de rotation du dispositif. Les charges électriques portées par les sphères sont mesurées à l’aide d’un amplificateur de mesure de précision.

• Nettoyer les 3 sphères à l’alcool et ensuite à l’eau distillée, les passer ensuite rapidement sur la flamme d’un bec bunsen. Fixer les sphères sur leur support respectif.
• Régler la balance, tendre le fil et régler les contrepoids. Brancher le pied de la balance à la terre.
• Mettre de l’eau dans le récipient et régler la hauteur de la plaque de freinage pour obtenir un amortissement critique.
• Mettre en route le laser muni de son périscope. Régler le dispositif optique pour que le spot se réfléchisse sur le petit miroir solidaire du fil de torsion de la balance et vienne ensuite sur l’échelle de mesure placée à 2 m de l’installation.
• Bien décharger les sphères, puis approcher celle sur la tige en bois mobile à 1 mm de celle fixée sur la balance. Déplacer le support pour que le curseur sur la réglette indique 3.1 cm. La distance entre les centres de deux sphères est alors de 3 cm.
• Reculer la sphère mobile (curseur sur 10 cm ). marquer la position du spot laser sur la règle graduée.
• Charger à l’aide du générateur et de la 3ème sphère les deux sphères de mesure. Observer la déviation du spot et noter la.
• Déplacer la sphère mobile ( curseur sur 14.1 cm) la déviation observée doit être moitié plus petite.
• Idem avec la sphère déplacée sur curseur 20 cm la déviation est réduite à 1/4.
• On décharge la 3ème sphère et on met en contact avec la sphère sur tige mobile. On réduit ainsi la charge de cette dernière d’un facteur 2. On observe la nouvelle déviation ( force proportionnelle à la charge).
• On décharge à nouveau la 3ème sphère et on la met en contact avec la sphère fixée sur la balance.
• On met ensuite en contact cette 3ème sphère avec l’amplificateur de mesure qui permet de mesurer la charge portée par les sphères lors de l’expérience.

• Balance de torsion de Coulomb avec sa sphère, son réservoir avec de l’eau et sa mise à terre.
• Tige isolante avec son support à réglette et sa sphère.
• Tige isolante avec sphère pour le transfert des charges du générateur aux sphères de mesure.
• Générateur de Van de Graaff avec mise à terre.
• Amplificateur de mesure avec sa résistance de 1 Mega Ohm avec sa mise à terre.
• Mavomètre avec échelle 0-3V
• Laser avec support
• Echelle graduée murale avec support