Questions to the experts
Matière et matériaux
Pourquoi la règle en plastique attire-t-elle les petits bouts de papier quand on la frotte ?
Lorsqu'on frotte une règle en plastique sur son pantalon et qu'on l'approche de petits bouts de papier disposés sur une table, ils sont attirés par la règle sans qu'il y ait de contact. Quel phénomène cela illustre-t-il ? Electrostatisme ou Magnétisme ? Mon idée est qu'en frottant la règle, on "arrache" en quelque sorte des électrons à la règle qui devient positive (à moins que ce ne soit au contraire des électrons arrachés par frottement au pantalon qui viennent se déposer sur la règle et la chargent négativement ?) tandis que les bouts de papier sont neutres. Il se crée donc un champ électrique entre la règle et le papier. Or toute particule chargée (+ ou -) passant dans un champ électrique est déviée (comme dans un tube cathodique par exemple) : les électrons des bouts de papier sont donc attirés vers la règle "positive" et comme les bouts de papier sont suffisamment légers, ils bougent et viennent se coller sur la règle. J'avoue que cette explication est peut-être un peu tirée par les cheveux...
Nous sommes dans le cas de deux matériaux "isolants" : le plastique de la règle et le tissu du vêtement.
Le frottement de l'un sur l'autre dissipe de l'énergie sous forme de chaleur et qu'est-ce que la chaleur sinon une accélération, voire une extraction, des électrons des couches périphériques des atomes constituant la matière ?
Ces électrons libres vont s'empresser d'attirer les particules possédant moins d'électrons sur les couches périphériques des atomes de l'autre matériau.
Le phénomène "d'électrisation" a été découvert par Thalès (célèbre mathématicien grec) vers 600 avant notre ère avec l'attraction de corps légers par un morceau d'ambre jaune (electron en grec) qui a donné le mot "électricité".
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Votre réponse est très pertinente, vous avez parfaitement compris le phénomène et ma réponse est inutile, mais je la fais quand même (il est impossible de faire taire un scientifique, surtout quand il est aussi enseignant !).
L'électrisation par frottement, connue depuis l'Antiquité, non encore totalement comprise, a bien pour résultat de charger électriquement l'objet isolant. Le signe dépend de la nature des objets qu'on frotte (verre/ébonite ou plastique et tissu/peau de chat ou de lapin, etc.). Vous avez très bien expliqué l'effet sur le bout de papier : cela s'appelle l'influence.
Le champ électrique créé par le bâton chargé agit sur les charges positives et négatives contenues dans le papier, attirant vers lui les charges de signe opposé au sien et repoussant celles de même signe. Ce déplacement de charges n'est possible que parce que le papier est conducteur, mauvais certes, mais conducteur quand même !
Du fait de cette séparation des charges, l'effet attractif sur les charges de signes opposés est plus fort que l'effet répulsif sur les charges de même signe, qui sont plus loin. Le papier est attiré. On peut continuer à s'amuser en touchant le bout de papier pendant qu'il est collé sur le bâton, ce qui élimine localement les charges et fait cesser sa neutralité. Retiré du bâton, il est maintenant porteur d'une charge qui va lui permettre à son tour d'attirer d'autres bouts de papier, etc.
Toutes ces manips d'électrostatique sont archi-classiques et fort bien décrites dans toutes sortes d'ouvrages.