Si vous avez déjà traversé un tapis par temps sec et que vous avez ensuite touché quelque chose en métal, comme une poignée de réfrigérateur, vous avez été témoin de la foudre. La décharge statique qui vous a donné un choc est le même phénomène qui crée les fourches enflammées qui fendent le ciel lors d'un orage. La foudre réelle est causée par la décharge de millions de volts d'électricité, ce qui peut vous tuer. Même des décharges d'électricité statique relativement infimes sur la poignée d'un réfrigérateur sont douloureuses. Cependant, il est possible de produire des éclairs en toute sécurité et sans douleur dans un bocal, où vous pouvez l'étudier et l'apprécier autant que vous le souhaitez.
Qu'est-ce que la foudre ?
La foudre est une décharge électrique, c'est-à-dire le flux d'électrons d'un pôle avec un excès de ces particules vers un autre pôle avec une déficience. L'amplitude de la différence d'électrons entre ces pôles est appelée tension, et plus elle est grande, plus le courant électrique sera fort lorsqu'il commencera à circuler.
Lors d'un orage, les gouttelettes d'eau dans les nuages entrent en collision, libérant des électrons dans le processus. Les électrons sont attirés par la terre, qui est chargée positivement par rapport aux nuages. Cependant, ils ne peuvent pas circuler facilement dans l'air, car l'air est un isolant électrique. Par conséquent, ils s'accumulent, comme de l'eau derrière un barrage, jusqu'à ce que la tension devienne si élevée que même l'air ne puisse les arrêter. À ce stade, un éclair se produit.
Pourquoi les gens sont-ils choqués par les réfrigérateurs ?
Lorsque vous marchez sur un tapis, l'action de vos chaussures contre le matériau crée des électrons libres de la même manière que le font les molécules d'eau en collision dans les nuages. Les électrons s'accumulent dans votre corps, et lorsque votre doigt s'approche suffisamment de tout ce à travers lequel ils peuvent s'écouler vers la terre, ils sautent dans l'air dans une étincelle de décharge électrique. Les objets métalliques sont de bons conducteurs d'électricité, c'est pourquoi de nombreux chocs statiques se produisent près des poignées de réfrigérateur et des poignées de porte. Un petit éclair se produit au moment où vous êtes choqué, mais vous êtes généralement trop surpris pour le remarquer.
Faire de la foudre dans un bocal
Il est facile de créer une décharge électrique à l'intérieur de n'importe quel pot doté d'un capuchon en métal. Vous avez juste besoin de faire deux choses. La première consiste à créer une électrode au fond du bocal vers laquelle l'électricité peut circuler, et la seconde consiste à trouver une source sûre d'électricité statique.
Avez-vous déjà frotté un ballon dans vos cheveux et remarqué qu'il colle au mur? C'est parce que l'action de frotter le ballon crée des électrons libres, un peu comme se frotter les pieds sur un tapis. Un ballon est une excellente source d'électricité statique.
Choses dont vous aurez besoin
- Un pot avec un couvercle en métal
- Feuille d'aluminium
- Une feuille de séchage
- Une poignée de punaises avec des têtes métalliques non peintes
- Un ballon
Le but des punaises est de focaliser la charge et d'augmenter la tension. Si vous utilisiez une feuille d'aluminium pour fabriquer la cathode, la charge se répandrait sur toute la feuille au lieu de s'écouler vers l'anode.
Cette expérience fonctionne mieux lorsque l'humidité est faible. C'est parce que l'humidité fait de l'air un isolant électrique encore meilleur.
L'anode est l'électrode chargée positivement au fond du bocal vers laquelle les électrons vont s'écouler. Pour le créer, coupez un morceau de papier d'aluminium en un carré d'environ 12 pouces de long et 12 pouces de large. Pliez-le deux fois en un carré plus petit et poussez-le dans le fond du pot. Ce n'est pas grave si les bords collent un peu.
La cathode est l'électrode chargée négativement à partir de laquelle les électrons vont s'écouler. Faites-le en passant plusieurs punaises à travers une feuille de séchage avec leurs têtes tournées vers le haut du pot. Placez la feuille de séchage sur l'embouchure du pot et vissez le couvercle.
Conseils
Frottez le ballon sur votre tête. Vous saurez qu'il est chargé si vos cheveux se dressent lorsque vous retirez le ballon.
Touchez le ballon au sommet du pot et regardez ce qui se passe. Si le ballon est suffisamment chargé, vous verrez plusieurs éclairs bleu jaunâtre. Ils seront encore plus impressionnants si vous baissez les lumières.