Toute matière de l'univers est essentiellement composée d' atomes . Les atomes sont composés de protons, de neutrons et d'électrons. Les protons sont chargés positivement, les électrons négativement et les neutrons sont neutres. Un atome contient un certain nombre d'électrons, de protons et de neutrons. Si le nombre d'électrons est égal au nombre de protons, la charge électrique totale de l'atome est nulle. Un tel atome est électriquement neutre. Si le nombre d'électrons est supérieur au nombre de protons, l'atome possède un excès d'électrons et est donc chargé négativement. Si le nombre d'électrons est supérieur au nombre de protons, l'atome possède un excès de protons et est donc chargé positivement.
Tout matériau est fondamentalement composé d'atomes. Si les atomes qui constituent un objet possèdent autant d'électrons que de protons, l'objet est neutre (sans charge). En revanche, si les atomes qui constituent un objet possèdent plus d'électrons que de protons, l'objet est chargé négativement. De même, si les atomes qui constituent un objet possèdent moins d'électrons que de protons, l'objet est chargé positivement.
De nombreux objets du quotidien sont électriquement neutres. Cependant, il est possible de les charger électriquement. Ce processus peut se faire par frottement ou par induction. Dans l'expérience sur la charge électrique, nous avons expliqué comment charger un objet neutre par frottement. Dans l' expérience sur la charge par induction, nous avons également décrit le processus de charge par ce biais. Par frottement, l'objet à charger est mis en contact avec un autre objet, tandis que par induction, il est simplement approché d'un objet déjà chargé.
Un plastique initialement neutre se charge électriquement après avoir été frotté avec des poils ou des cheveux secs. Preuve de cette charge électrique : deux tiges de plastique préalablement frottées avec des poils ou des cheveux secs se repoussent. Cette répulsion est due à la présence de la même charge électrique. Selon la théorie de la charge électrique , et d'après les travaux de Benjamin Franklin (1706-1790), le plastique possède une charge électrique négative. Cette charge négative s'explique par le fait que le nombre d'électrons dans le plastique est supérieur au nombre de protons. Initialement neutre, le plastique doit son excès d'électrons aux poils ou aux cheveux secs. Lors du frottement, les électrons des poils ou des cheveux migrent vers le plastique. Les poils, initialement neutres, perdent des électrons et acquièrent un excès de protons, se chargeant ainsi positivement. Après frottement, le plastique se charge négativement et la fourrure se charge positivement.
Le nombre d'électrons transférés de la fourrure au plastique est égal au nombre d'électrons perdus par le plastique. Après le frottement, le plastique possède un excès d'électrons et se charge donc négativement, tandis que le poil se trouve en déficit d'électrons et se charge donc positivement. La charge nette du plastique est égale au nombre d'électrons moins le nombre de protons. De même, la charge nette de la plume est égale au nombre de protons moins le nombre d'électrons. Aucune charge n'est perdue ni créée lors du frottement ; il s'agit d'un transfert de charge. Le plastique se charge négativement et la plume positivement. Ainsi, la charge électrique est permanente.
Loi de conservation de la charge électrique La loi de conservation de la charge stipule que dans un système fermé, la charge électrique ne se crée ni ne se détruit, elle se transfère seulement d'un objet à l'autre. Lorsqu'un objet se charge positivement, un autre se charge simultanément négativement, chaque objet ayant la même charge nette. Le système fermé décrit ci-dessus est illustré comme suit. Par exemple, lorsque du plastique et de la fourrure se frottent l'un contre l'autre, on suppose que le transfert de charge électrique se produit uniquement entre le plastique et la fourrure. Seuls le plastique et la fourrure interagissent donc. En réalité, l'air ambiant participe également au frottement entre le plastique et la fourrure. Si l'on tient compte de l'air, la loi de conservation de la charge s'applique toujours au plastique, à la fourrure et à l'air. Si, après le frottement, le plastique se charge négativement de 5 unités, par exemple, et la fourrure de 3 unités, par exemple, alors l'air ambiant se charge également négativement de 2 unités. La charge électrique totale entre ces trois objets en interaction est donc nulle. Si seuls le plastique et la fourrure interagissent, lorsque le plastique se charge négativement de 5, la fourrure se charge positivement de 5. La charge électrique totale du plastique et de la fourrure est donc nulle. Les charges de 2, 3 ou 5 ne sont que des exemples. En réalité, la quantité de charge électrique est bien moindre ; elle est plutôt un multiple de la charge d'un électron ou d'un proton. Veuillez approfondir le sujet. charge électrique pour clarifier votre compréhension de la quantité de charge électrique que possède un objet.
