Les
orages et l'électricité
Christian Malric
Professeur
Idées d'un I .D.D.
avec la géographie, sur les orages et la foudre conduisant à la nature du
courant électrique en passant par l'électrostatique.
Partie Géographie
Les orages
Les circonstances
marquantes des orages dans le midi
au début de chaque automne sauront réveiller l'intérêt des élèves.
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Formation des nuages par évaporation de
l'eau de mer
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Arrêt par une chaîne de montagnes
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Précipitations
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La foudre - Transition
avec l'électricité. L'étincelle est obtenue avec Génétin
(chez Pierron), on peut aussi bricoler un
allume-gaz.
On trace le dessin à l'imprimante, on colle la feuille sur du papier
alu, puis on découpe les motifs et on les colle sur un carton où arrivent 2
fils électriques bien dénudés à leurs extrémités.(Circuit imprimé artisanal !) Le tout est collé sur une boîte
en plastique qui peut aussi contenir le matériel pour les expériences.
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Les
collègues de géographie trouveront de bonnes informations dans le supplément de
Textes et Documents pour
la Classe N°853
d'avril 2003, ALEAS ET ENJEUX N°07 « Les risques météorologiques et
climatiques »
Partie
Physique
L'électricité
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La foudre - les
nuages (2 maquettes) |

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Expériences
avec un allume-gaz. Il produit de l'électricité comme celle de la foudre
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| 1) Charge |
2) Eclair entre les deux nuages |
3) Plus visible |
4) La foudre
tombe sur le sol |
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Confection du pendule
électrostatique :
Il présente l'intérêt
d'être très bien isolé.
A faire en double
exemplaire qui seront nommés A et B
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Le carillon
électrostatique
L'électricité de
l'allume-gaz fait le même effet que ce
qui se passe entre du plastique frotté et la main
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Donc l'allume-gaz
produit des charges électriques comme celles qui sont faites par du plastique
frotté qui attire des corps légers.
Cette électricité
apparaît quand on frotte de verre ou du plastique.
Elle reste localisée à
l'endroit frotté c'est l'électricité statique
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Les deux
sortes d'électricités |
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Pour chacun des
pendules A et B :
Attraction Contact Répulsion
Pendant le contact, il
prend de l'électricité à la baguette et il est repoussé :
- Deux corps chargés de la même espèce
d'électricité se repoussent.
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Attraction
Les pendules chargés
lors de la première expérience sont attirés.
- Deux corps chargés d'électricités
différentes s'attirent
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Attraction Contact
Neutralisation
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Les pendules s'attirent, se touchent, et retombent comme s'ils étaient
déchargés. Par analogie avec la somme algébrique où + 2et -2= 0, on a nommé Electricité positive (+), celle du verre (ou du plexiglas) et Electricité négative (-), celle de l'ébonite (ou du plastique).
En réalité, on observe souvent, à la fin, que les 2 pendules se
repoussent légèrement. La quantité d'électricité portée par un pendule doit
être supérieure à celle de l'autre, et lors du contact, les deux se partagent
la différence, ils possèdent alors 2 faibles charges semblables et se
repoussent
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Conducteurs et
Isolants
Attraction, Contact, Répulsion
Le pendule a les mêmes réactions. L'électricité est donc passée du plastique
au pendule par l'intermédiaire du métal. Le métal est un conducteur. Si on remplace le métal par du verre, il ne se
passe rien :
Le verre est un isolant (comme les plastiques, le bois sec, le caoutchouc.)
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Pourquoi les pendules « neutres »
sont-ils attirés ?
En présence des charges négatives du plastique frotté, les charges
négatives qui peuvent se déplacer dans le métal, sont repoussées le plus loin
possible. Comme le métal est neutre, elles laissent à leur place autant de
charges positives. Les charges négatives du métal, plus éloignées du
plastique sont repoussées « moins fort » que ne sont attirées les
charges positives plus proches. Le pendule va aller vers le plastique.
Les charges sont inversées lorsqu'on présente au pendule neutre une
tige de verre (ou de plexiglas frotté), mais le mouvement est le même.
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Expériences avec la machine de Wimshurst
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1) Charge
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( 2) Eclair entre les 2 nuages
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3) Plus visible
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4) La foudre tombe sur le sol
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Le paratonnerre
Interprétation :
Structure de la matière
Pour expliquer la nature
et le déplacement des charges électriques, il sera nécessaire d'expliquer la
structure atomique des métaux. Le professeur de physique pourra, bien entendu,
la présenter comme il le fait habituellement.