Phénomènes d'électrisation
Exercice 1
Compléter les phrases suivantes :
1. Un corps est dit neutre s'il contient$\ldots\ldots\ldots$ de charges $\ldots\ldots\ldots$ que de charges
$\ldots\ldots\ldots$
2. On approche un bâton d'ébonite frotté à un bâton de verre frotté, on observe une $\ldots\ldots\ldots$ c'est- à -dire les deux bâtons sont $\ldots\ldots\ldots$
3. Un bâton en $P.V.C$ frotté porte une charge $\ldots\ldots\ldots$ c'est- à- dire il a un $\ldots\ldots\ldots$ d'électrons.
4. Un corps chargé négativement présente un excès $\ldots\ldots\ldots$,
Entre ce corps et un au $\ldots\ldots\ldots$
5. Entre deux corps électrisés se manifestent des actions mutuelles appelées $\ldots\ldots\ldots$ ;$\ldots\ldots\ldots$ et $\ldots\ldots\ldots$
6. Au bout d'une pointe les charges d'un corps électrisé $\ldots\ldots\ldots$ très fortement.
Exercice 2
Par contact avec un bâton $P.V.C$ frotté avec une peau de chat, un pendule électrostatique acquiert une charge égale en valeur absolue $10^{-8}C$
1. Quel est le signe de la charge du pendule ?
2. Au cours du contact, y a-t-il transfert d'électrons du (pendule vers P.V.C) ou du
(P.V.C vers pendule) ?
3. Trouver le nombre d'électrons transférés
Exercice
1. $A$ ; $A'$ ; $B$ ; $B'$ ; $C$ ; $C'$ ; $D$ ; $D'$ sont des porteurs de charges électriques :
$A$ repousse $B$ ;
$B$ attire $C$ ;
$C$ attire $D$
Trouver le signe de chacune des charges portées par $A$, par $B$ et par $C$ si $D$ porte une charge positive.
2. Combien de sortes d'électricité y a-t-il ? Les citer.
3. Le bâton d'ébonite frotté avec une peau de chat se charge d'électricité négative.
Lequel du bâton d'ébonite ou de la peau de chat arrache des électrons à l'autre ?
Exercice 3
Répondre par vrai ou faux.
Corriger si la réponse est fausse
1. Deux corps de même signe de charge se repoussent.
2. Deux corps de signe contraire de charge se repoussent.
3. Dans la matière, la particule de charge négative est appelée électron.
4. Un corps se charge négativement en gagnant des particules négatives.
5. Un corps se charge positivement en perdant des particules négatives.
6. Un corps se charge positivement en gagnant des particules positives.
7. Les électrons peuvent se déplacer d'un corps à un autre.
8. Les particules de charge positive peuvent se déplacer d'un corps à un autre.
9. Un corps gagne $8$ électrons, sa charge est alors $Q=12.8\cdot 10^{-19}C$
Exercice 4
Soit la figure ci-dessous
1. Quel phénomène physique représente cette figure ? Le définir.
2. Comparer les signes des charges des deux corps, le bâton et la boule.
Justifier la réponse.
3. On suppose que le bâton porte une charge positive.
3.1. Expliquer comment a-t-il pu acquérir cette charge.
3.2. Comment la boule devient-elle ainsi chargée ?
Exercice 5
Un bâton d'ébonite frotté par la fourrure acquiert une charge $q=-4.8\cdot 10^{-19}C$
1. Donner la définition de l'électrisation.
2. Le bâton d'ébonite a-t-il gagné ou perdu des électrons ?
3. Déterminer le nombre d'électrons gagnés ou perdus par le bâton d'ébonite ?
4. En déduire le nombre d'électrons gagnés ou perdus par la fourrure
Exercice 6
1. Un corps $A$ est chargé positivement.
On l'approche d'un autre corps $B$ chargé, il y a attraction.
Quel est le signe de la charge du corps B ? Justifier la réponse.
2. Le corps $A$ est maintenant mis en contact avec un corps $C$ électriquement neutre.
2.1. Le corps $C$ devient-il chargé ?
Si oui que serait le signe de sa charge ?
2.2. Qu'appelle-t-on ce mode d'électrisation ?
2.3. Y'a-t-il échange d'électrons ? Si oui,dans quel sens (de $A$ vers $C$ ou de $C$ vers A) ?
Exercice 7
On frotte un bâton d'ébonite avec un drap sec.
1. Expliquer l'apparition des charges négatives sur le bâton.
2. La charge du bâton est $-64.10^{-15}C$, combien de charges électriques élémentaires négatives porte-t-elle ?
On donne la valeur absolue de la charge élémentaire $e=1.6\cdot 10^{-19}C$
3.1. Montrer que le drap utilisé s'est électrisé ?
3.2. Quelle est la nature de sa charge ?
3.3. Comment peut-on le prouver expérimentalement ?
3.4. Donner la valeur de sa charge ?
Exercice 8
1. Quels sont les modes d'électrisation ?
2. $A$ et $B$ sont deux corps chargés qui s'attirent.
$A$ et $C$ sont deux corps chargés qui se repoussent.
$A$ est chargé négativement.
Quelle est la nature de la charge portée par $B$ et celle portée par $C$ ?
Expliquer.
3. Si on met les deux corps $B$ et $C$ en interaction, qu'on observe-t-on ? Conclure
Exercice 9
En frottant une tige en plexiglas par un drap, la tige est alors électrisée.
1. Qu'est qu'un corps électrisé ?
2. Préciser le mode d'électrisation de la tige.
3. Sachant que la tige a reçue (gagnée) $12$ électrons du drap
3.1. Quel est le signe de la charge portée par la tige ?
3.2. Calculer la charge $Q$ portée par la tige.
On donne $e=1.6\cdot 10^{-19}C$
3.3. Déduire la charge $Q'$ portée par le drap.
4. On met la tige électrisée en contact avec une boule d'un pendule électrostatique, puis on approche la tige
à la boule, on remarque que cette dernière est repoussée.
4.1. Préciser le mode d'électrisation de la boule.
4.2. Expliquer pourquoi la boule est repoussée ?
Exercice 10
1. Un bâton de verre frotté avec du nylon perd $100$ électrons.
Calculer La valeur de sa charge $q$ en coulomb ; on donne e = 1,6.10-19 C. $e=1.6\cdot 10^{-19}C$
2.1. Une bille initialement neutre est mise en contact avec le bâton de verre, s'électrise. Indiquer le signe de sa charge.
2.2. Indiquer les modes d'électrisation de la bille et du bâton.
2.3. Après le contact, le nombre d'électrons perdu par la bille est $n=35$ électrons.
Calculer en coulomb la valeur de la charge de la bille $q'$
2.4. Déduire en le justifiant la valeur en coulomb de la nouvelle charge $q"$ du bâton après le contact
3. Comment décharger les deux corps, bâton de verre et bille
Exercice 11
1. Une tige en $PVC$ est frottée avec un chiffon de laine.
Elle est alors chargée négativement.
Que se passe-t il si on l'approche d'un pendule constitué d'une boule légère ?
2. La tige possède-t-elle un excès d'électrons ou un défaut ? D'où proviennent ces charges ?
3. Expliquer à l'aide d'un schéma et de quelques lignes le phénomène que l'on observe.
(Il y a deux arguments essentiels à donner).
4. Si nous avions procédé de la même manière avec une tige en cuivre à la place de la tige en plastique, aurait-on pu observer le même phénomène ? Pourquoi ?
5. La tige en $P.V.C$ est remplacée par une autre en plexiglas, après frottement avec la laine, elle est approchée de la boule initialement non électrisée, On constate qu'il y a attraction, puis une répulsion tout juste après que la boule se mette en contact avec la tige en plexiglas électrisé.
5.1. Préciser le signe de la charge portée par la tige en plexiglas électrisé par frottement avec de la laine
5.2. Préciser le signe de la charge de la boule du pendule électrostatique juste après le contact avec la tige en plexiglas électrisé.
5.3. Comment expliquer avant contact, l'interaction attractive entre la boule initialement non électrisée et la
tige en plexiglas électrisé ?
Exercice 12
On approche de la boule métallique $(B)$ d'un électroscope (sans la toucher) ; un bâton en ébonite $(E)$ préalablement frottée avec un tissu en laine, nous constatons que les feuilles (très minces et légères
d'aluminium) de l'électroscope se repoussent.
1. Expliquer la répulsion des feuilles d'aluminium.
2. Les feuilles d'aluminium ont-elles subie une électrisation par contact ou par frottement ? Sinon donner un nom à ce mode d'électrisation.
Exercice 13
1. Un corps $A$ porte une charge électrique $q_{1}=-3.2\mu C$
1.1. A-t-il un excès ou un déficit d'électrons ? Justifier la réponse.
1.2. Calculer ce nombre d'électrons gagnés ou perdus.
2. Un autre corps $B$ porte une charge $q_{2}=3.2\mu C$
2.1. A-t-il un défaut ou un excès d'électrons ? Justifier la réponse.
2.2. Calculer ce nombre d'électrons gagnés ou perdus.
3. $q_{2}$ peut-elle neutraliser $q_{1}$ ? Justifier la réponse.
Exercice 14
Pour connaitre si un morceau polyéthylène (plastique PE) est électrisé ou non on l'approche à un électroscope.
A ce moment, les aiguilles de l'appareil s'éloignent (se repoussent).
1.1. Dire, en le justifiant, si l'objet ($PE$) est électrisé ou non.
1.2. Expliquer la réaction de l'électroscope au niveau des électrons.
1.3. Donner le mode d'électrisation qui modifie les propriétés électriques de l'électroscope dans ce cas
2. Avant de l'approcher à l'électroscope l'objet $PE$ était attaché à l'un des pôles d'une machine
électrostatique (de Wimshurst).
2.1. Donner le mode d'électrisation de l'objet $(PE)$
Expliquer.
2.2. Le corps $PE$ porte une charge électrique $Q=-48\cdot 10^{-1}C$
Calculer le nombre de charges élémentaires portées par $(PE)$
2.3. Ce corps a-t-il gagné ou perdu des électrons pour être chargé ainsi.
Exercice 15
On donne la charge électrique élémentaire: $e=1.6\cdot 10^{-19}C$
$A$ et $B$ sont deux corps neutres, on frotte le corps $A$ par le corps $B$, $A$ devient porteur d'une charge $qA=6.4\cdot 10^{-19}C$
1. Préciser, en justifiant la réponse si le corps A a gagné ou perdu des électrons.
2. Calculer le nombre d'électrons mis en jeu.
3. Déterminer la charge $qB$ portée par le corps $B$
4. On approche $A$ de B$B$
Préciser, en le justifiant, ceci se produit entre $A$ et $B$
Exercice 16
On considère $3$ corps électrisé $A$, $B$ et $C$ tel que $qA=8\cdot 10^{-16}C$
1. Compléter le tableau suivant par le type de l'interaction
$$\begin{array}{|c|c|c|c|}\hline&A&B&C\\ \hline A&&&\text{attraction}\\ \hline B&\text{répulsion}&&\\ \hline
C &&&&\\ \hline \end{array}$$
Exercice 17
1. Un corps A électrisé porte une charge $qA=1.6\cdot 10^{-17}C$
1.1. Citer les différents modes d'électrisation.
1.2. Préciser, en justifiant la réponse, si le corps $A$ a gagné ou perdu des électrons
1.3. Calculer le nombre d'électron gagnés ou perdus par le corps $A$
2. Un corps $B$ a gagné $200$ électrons au cours de son électrisation.
2.1. Calculer la charge $qB$ que porte le corps $B$
2.2. On approche le corps $A$ du corps B$B$
Expliquer ce qui se passe
Exercice 18
1. Un corps A frotté avec un tissu en laine, est attiré par une baguette en verre électrisé.
1.1. Donner le mode d'électrisation du corps $A$
1.2. Sachant que le verre électrisé porte une charge électrique positive, préciser, en justifiant la réponse, la signe de la charge électrique porté par $A$
2. Le corps $A$ attire un autre corps $B$ électrisé.
2.1. Préciser le signe de la charge électrique portée par le corps $B$
2.2. Que se passe-t-il si on rapproche le corps B de verre électrisé ?
3. Le corps $B$ touche un troisième corps $C$ non électrisé.
Le corps $C$ devient alors électrisé.
3.1. Donner le mode d'électrisation du corps $C$
3.2. Préciser le signe de charge du corps $C$
Exercice 19
On considère les éléments suivants :$(E)$ appareil ; $(A)$ tige en verre ; $(B)$ tissu en laine ; $(D)$ boule métallique.
Au cours d'une séance de travaux pratiques $(Tqp)$ on a réalisé les deux expériences suivantes:
$\ast$ Expérience $1$ :
1. De quel mode d'électrisation s'agit- il ?
2. Préciser le signe de la charge $qB$ portée par $(B)$ après frottement.
3. Sachant qu'au cours de cette électrisation, il y a $n=2\cdot 10^{7}$ particules chargées qui sont transférées d'un corps à un autre :
3.1. Qu'appelle-t-on ces particules transférées ?
3.2. Dans quel sens se fait ce transfert
?
3.3. Calculer la charge électrique $qqB$ portée par $(B)$
$\ast $Expérience $2$ :
1. Nommer l'appareil $(E)$
2. Lorsqu'on rapproche $(A)$ de $(D)$, les aiguilles de l'appareil se repoussent et s'écartent.
2.1. De quel mode d'électrisation s'agit- il ?
2.2. Préciser, en justifiant la réponse, le signe de la charge qui apparait sur $(D)$
2.3. Déduire le signe de la charge qui apparait sur les aiguilles de $(E)$ .!
Exercice 20
On dispose de $3$ corps chargés notés $(A)$, $(B)$ et $(C)$
On donne : $qA=4.8\cdot 10^{-12}C$
$\left|q_{c}\right|9.6\cdot 10^{-12}C$
1. Le corps $(A)$ a-t-il gagné ou perdu des électrons ? Combien ?
2. $(A)$ et $(C)$ s'attirent.
2.1. Quel est le signe de la charge $qC$ Justifier
2.2. $(C)$ a-t-il gagné ou perdu des électrons ? Combien ?
2.3. On met $(A)$ et $(C)$ en contact.
2.3.1. Expliquer comment se faire le transfert d'électrons ?
2.3.2. Calculer la charge de l'ensemble après contact.
2.3.3. Déduire les charges $q'AQ$ et $q'B$
portées par (A) et (B) après contact.
3. $(A)$ est de nouveau charge, sa charge $qA=4.8\cdot 10^{-12}C$
On met en contact avec $(B)$
Arès contact la charge de $(A)$ devient $q'A=1.6\cdot 10_{C}$
3.1. Quelle est la charge de $q'B$
3.2. Calculer la charge $qB$ de $(B)$ avant contact.
Exercice 21
On considère deux pendules électriques identiques. On charge les boules de ces deux pendules, elles portent respectivement les charges :
$q=qA=48\cdot 10^{-19}C$ ; $qB+-32\cdot 10^{-19}C$
1.1. La quelle de deux boules porte un défaut d'électrons ?
Justifier.
1.2. Calculer le nombre d'électrons en défaut.
2.1. Placer les charges électriques sur chaque boule $\text{(schéma de la figure }1).$
2.2. Représenter sur le schéma de la figure $2$
les nouvelles positions prises par les deux boules.
Justifier
3. On laisse les deux boules se toucher pendant un temps assez long.
3.1. Quel type d'interaction se produira-t-il après ce contact ?
3.2. Interpréter à l'échelle microscopique le phénomène qui s'est produit entre les deux boules lors du contact.
3.3. Calculer les valeurs des charges $q'A$ et $q'B$ respectivement sur les boules $A$ et $B$ après contact
Exercice 22
Un bâton $(A)$ initialement neutre, est électrisé par frottement à l'aide d'un chiffon.
Sa charge électrique
devient ; $qA=48\cdot 10^{-18}C$
1. Le bâton $(A)$ a-t-il gagné ou perdu des électrons à la suite de l'électrisation ? Justifier.
2. Déterminer le nombre d'électrons gagnés ou perdus par $(A)$
Un deuxième bâton $(B)$ porte une charge $qB=302\cdot 10^{-18}C$
On met en contact l'extrémité chargée de $(A)$ avec l'extrémité chargée de $(B)$
3. Interpréter le phénomène qui se produit entre les deux bâtons après ce contact.
4. Préciser, en le justifiant, le sens de transfert des électrons.
5. Déterminer le nombre d'électrons perdus par $(B)$
6. Déterminer la charge de chaque bâton après le contact.
Données:
La charge élémentaire: $e=1.6\cdot 10^{-19}C$