Vidéos d'expériences d'électrostatique : machine de Wimshurt

 

1) Fonctionnement de la machine de Wimshurt

La machine de Wimshurt permet, par frottement et influence, de charger électrostatiquement deux condensateurs reliés aux deux bornes de la machine.

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Lorsque la différence de potentiel électrostatique entre les deux bornes dépasse une certaine valeur (tension de claquage de l'air), une décharge électrique se produit et rééquilibre les charges.

La tension électrique obtenue est de l'ordre de plusieurs dizaines de kilovolts (pouvant atteindre plus de 100kV).

2) Pression électrostatique

Une sphère métallique est reliée à l'une des bornes de la machine de Wimshurt; on dépose sur sa surface un morceau de papier d'aluminium (conducteur).

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On constate que lorsque l'on actionne la machine de Wimshurt, le morceau d'aluminium s'envole, repoussé par la sphère métallique.

De la même manière, la lame mobile d'un électroscope va être deséquilibrée si l'électroscope est branché aux bornes de la machine de Wimshurt :

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On remarque que l'électroscope revient à son état initial après que les bornes de la machine de Wimshurt ont été mises en contact

(on observe même un arc électrique traduisant le rééquilibrage des charges entre ces deux bornes).

3) Carillon électrostatique

Deux disques métalliques (à l'avant plan en noir) sont reliés aux bornes de la machine de Wimshurt; un pendule constitué d'une masse métallique suspendue par un fil islant est placé entre ces deux disques.

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On constate que le pendule initialement au repos se met en mouvement : attiré par l'un des disque qu'il vient heurter, il est ensuite repoussé par celui-ci (attiré par l'autre disque) et ainsi de suite.

4) Visualisation des lignes de champ

Dans un récipient isolant, on verse une fine couche d'huile (également isolante) sur laquelle on saupoudre des grains de semoule.

On ajoute alors deux électrodes reliées aux bornes de la machine de Wimshurt.

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La même expérience mais avec plus de grains de semoule :

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Cette fois-ci avec une forme différente pour les électrodes :

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On constate que les grains de semoule s'assemblent le long de lignes reliant les deux électrodes : ils matérialisent ainsi les lignes de champ électrostatique.