Qu'est-ce qu'un électrophore?

Un électrophore est une forme de batterie ou de générateur de charge électrique statique primitive qui a été initialement inventée en 1762 par un physicien suédois, Johan Wilcke, mais la fonction de l'appareil est suffisamment basique pour qu'elle puisse être fabriquée à partir d'une variété de matériaux communs.La figure politique et inventeur réputée de l'Amérique coloniale, Benjamin Franklin, a popularisé l'idée en fabriquant une en bois, en soufre, en cire et en étain.Un électrophore conventionnel se compose d'une plaque isolante, généralement en résine ou en plastique d'un certain type, sur laquelle une plaque conductrice de métal est placée.Au centre de la plaque métallique, un autre milieu isolant tel qu'une tasse en plastique est utilisé comme poignée pour empêcher la décharge prématurée de l'électrophore.Les charges électriques statiques peuvent être tirées de l'appareil par le toucher physique à la plaque métallique, soit à charger momentanément des ampoules ou pour effectuer d'autres expériences.

Le principe de base derrière le fonctionnement d'un électrophore est celui de l'effet triboélectrique, autrement connuen tant qu'électricité statique stockée.La plaque isolante est d'abord chargée d'une charge électrique statique avant qu'un électrophore ne soit assemblé en le frottant contre d'autres matériaux tels que la laine qui induira une charge électrique dans la plaque isolante par le processus d'induction électrostatique.Une fois que la plaque isolante et la plaque de conduite sont placées ensemble, la charge statique dans l'isolateur sépare les charges positives et négatives dans le conducteur métallique.Les charges positives dans le métal sont tirées vers le bas vers la plaque isolante et les charges négatives sont repoussées.

La charge négative induite dans la surface supérieure de la plaque métallique peut ensuite être déchargée en établissant un contact physique avec le métal, en terminant un circuit à traversle corps humain dans le sol.La charge est souvent suffisamment forte pour qu'une étincelle inoffensive saute du métal au doigt avant le contact, ou que les fils d'une petite ampoule peuvent être placés entre les deux surfaces pour l'allumer temporairement à mesure que la charge se dissipe.Les grandes versions de l'électrophorus éclairera également une ampoule fluorescente en forme de tube momentanément si une extrémité est maintenue dans une main et que l'autre est maintenue près de la plaque métallique chargée.

L'un des aspects uniques d'un électrophore qui en fait une démonstration populaire des principes électriques est que la plaque isolante agit de manière similaire aux condensateurs plus sophistiqués ou aux unités de stockage électrique dans les circuits électroniques courants.Contrairement aux condensateurs typiques, cependant, la plaque isolante contient une charge qui n'est pas épuisée par le processus de décharge statique dans la plaque métallique.Une fois que les plaques métalliques polarisées d'énergie ont eu lieu, si la plaque métallique est retirée du voisinage de la plaque isolante, puis la placée au sommet, la séparation de charge dans le métal se répétera car l'isolateur maintient toujours sa charge.

Ce processus semble démontrer l'idée d'énergie libre venant de nulle part, car la charge statique est continuellement renouvelée et déchargée, peu importe le nombre de fois que la plaque métallique est retirée puis reposée au sommet de la plaque isolante.En réalité, l'énergie est conservée parce que le travail de déplacement physiquement de la plaque métallique puis de le remplacer introduit l'énergie potentielle dans le système d'électrophorus, qui est ensuite converti en énergie cinétique lorsqu'une décharge ou une étincelle a lieu.Les grandes versions de l'électrophore sont connues sous le nom de générateurs de van de Graaf, qui sont capables de produire des tensions électrostatiques dans la gamme allant jusqu'à 2 000 000 volts, comme celle créée par le physicien américain Robert van de Graaf lui-même au début des années 1930.