Électrostatique

Cette page est traduite du livre GCSE Electricity de Wikibooks anglophone.

Utilisation pratique de l'électricité statique

Il existe plusieurs exemples d’utilisation pratique de l’électricité statique. Nous allons en considérer deux dans cette section.

La photocopieuse

La photocopieuse constitue un exemple d’utilisation pratique de l’électricité statique. Une photocopieuse est une machine relativement complexe, mais le principe de base de son fonctionnement est assez simple. La meilleure manière de comprendre ce qui se passe est de considérer le processus étape par étape.

Etape 1	Etape 2	Etape 3	Etape 4

Première étape

Des charges positives sont créées sur une plaque à l’aide d’une source de haute tension. La plaque est reliée à la terre, mais les charges n’ont pas tout à fait assez d’énergie pour s’en aller. (La plaque n’est pas un bon conducteur de l’électricité.)

Deuxième étape

Une feuille de papier est placée au-dessus de la plaque et de la lumière est envoyée sur cette feuille. Là où la feuille est blanche, la lumière est réfléchie sur la plaque. Là où la feuille est noire, une ombre arrive sur la plaque. La lumière qui arrive sur la plaque apporte juste assez d’énergie pour permettre aux charges de s’écouler vers la terre. La plaque devient neutre là où le papier est blanc, mais garde ses charges là où le papier est noir. La plaque est maintenant une copie de la feuille de papier, avec des charges à la place de l’encre.

Troisième étape

Les particules d’encre (poudre très fine) sont pulvérisées à travers un bec chargé négativement sur la plaque. Lorsque ces particules passent à travers le bec chargé, elles prennent une fraction de la charge ce qui les rend négatives. Elles sont alors attirées par les régions de la plaque chargées positivement car les charges de signes contraires s’attirent.

Un nouveau faisceau de lumière permet alors aux charges positives de partir à la terre. (Cependant, la charge négative des particules d’encre subsiste.)

Quatrième étape (qui n’est pas si importante)

Une feuille de papier reçoit une charge positive importante et est ensuite mise en contact avec la plaque. Le papier attire l’encre. Il est ensuite retiré de la plaque et passe dans un élément chauffant. La chaleur fait fondre l’encre et la fixe sur le papier.

Dans une vraie photocopieuse, il n’y a pas de plaque, mais un large tambour (cylindre). Lorsque le tambour tourne, sa surface passe par les étapes 1 à 4. A la fin du cycle, un balai élimine l’encre qui reste sur le tambour et tout le cycle peut recommencer avec une nouvelle image. Une bonne photocopieuse peut imprimer 20 copies par minute (20 ppm), ce qui équivaut à 3 secondes par page.

Questions sur les photocopieuses

Q1) Si les régions noires de l’image laissent une charge positive sur la plaque, quelle charge laissent les régions blanches ? (Soyez attentifs, la réponse n’est peut-être pas ce que vous pensez !)

Q2) Comment la lumière qui tombe sur la plaque chargée lui permet-elle de perdre sa charge?

Q3) Pourquoi donne-t-on une charge négative à l’encre ?

Q4) Pourquoi le papier attire-t-il l’encre ?

Autres usages de l’électricité statique

Peinture des carrosseries de voiture

Quand de la peinture est pulvérisée au pistolet à peinture, le peintre doit normalement faire preuve de beaucoup d’habileté pour que la peinture s’applique uniformément. En raccordant le bec du pulvérisateur à une électrode négative, il est possible de charger chaque gouttelette de peinture individuellement. Si la carrosserie est chargée d’électricité de signe contraire, les gouttelettes de peinture seront attirées. Ceci présente plusieurs avantages :

• Moins de tâches – La peinture va sur la carrosserie et non sur le sol qui est neutre électriquement.
• Moins de gaspillage – Toute la peinture arrive sur la carrosserie, très peu est perdu.
• Moins d’habileté est nécessaire – Puisque la charge est sur toute la carrosserie, la peinture arrive aussi sur l’envers de celle-ci ; la peinture se réparti d’elle-même tout autour des arrêtes !

Questions

Q5) Si les gouttelettes de peinture sont chargées positivement, quelle charge devrait porter la carrosserie ?

Q6) Pourquoi y a-t-il moins de peinture sur le sol ?

Résumé Une photocopieuse utilise une image formée d’électricité statique pour attirer l’encre. Les charges de signes contraires s’attirent, l’image et l’encre sont chargées avec des signes contraires. L’attraction des charges opposées est aussi utilisée pour la peinture par pulvérisation sur voitures. La carrosserie et la peinture sont chargées avec des signes contraires.