Décharge électrostatique, chemin des charges depuis les semelles vers les mains

[CalvinandHobbes]

Bonjour

Tout le monde a déjà expérimenté ce phénomène d'électricité statique, qui fait que, lorsque l'on marche sur un certain type de sol avec des semelles isolantes en caoutchouc en traînant des pieds, on se prend des décharges d'électricité statique lorsque on touche un objet métallique ensuite.
Si je comprends bien, les semelles se chargent en arrachant (ou gagnant) des électrons en frottant contre le sol.

Ma question est : comment les charges accumulées par les semelles peuvent-elles atteindre les mains (ou autre extrémité) sachant que les semelles sont isolantes (et c'est d'ailleurs une condition pour obtenir ce genre d'effet). Comment les charges peuvent passer de "sous les chaussures", vers "les mains " ?


Merci
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[phys4]

Ma question est : comment les charges accumulées par les semelles peuvent-elles atteindre les mains (ou autre extrémité) sachant que les semelles sont isolantes (et c'est d'ailleurs une condition pour obtenir ce genre d'effet). Comment les charges peuvent passer de "sous les chaussures", vers "les mains " ?

Bonjour,
Les charges accumulées par les semelles n'y restent pas, leur conductivité n'est pas totalement nulle, aussi les charges se répartissent lentement sur toute la surface du corps. Cela prend des secondes ou des minutes et c'est totalement insensible, vu la petitesse des courants.

Sur un corps chargé les charges se répartissent autour et se concentrent vers les extrémités, donc les extrémités des mains cumulent un max de charges, prêtes à s'écouler ailleurs si les mains approchent un objet métallique.

[Damien49]

Parce que c'est le contraire, tes semelles n'ont pas accumulés des charges, elles en ont cédés à la Terre (par frottement). Ton corps devient donc en déficit d’électron, donc chargé positivement (par rapport à l'environnement naturel). Puisque tes semelles sont isolantes, l'équilibre ne se réalise pas progressivement comme il devrait le faire normalement. Dès que tes doigts vont toucher une surface conductrice (quelle soit neutre ou chargé négativement), tu vas créer un arc électrique rééquilibrant la charge électrostatique de ton corps.

[LPFR]

Parce que c'est le contraire, tes semelles n'ont pas accumulés des charges, elles en ont cédés à la Terre (par frottement). Ton corps devient donc en déficit d’électron, donc chargé positivement (par rapport à l'environnement naturel). Puisque tes semelles sont isolantes, l'équilibre ne se réalise pas progressivement comme il devrait le faire normalement. Dès que tes doigts vont toucher une surface conductrice (quelle soit neutre ou chargé négativement), tu vas créer un arc électrique rééquilibrant la charge électrostatique de ton corps.

Bonjour.
L’électrification par frottement n’existe pas. C’est par contact que cela se passe. Le frottement ne sert qu’augmenter les points de contact.
La polarité de la charge acquisse par chaque matériau dépend des matériaux en contact. Vous pouvez avoir un aperçu ici :
http://eesemi.com/tribo_series.htm.
Et quand on dit qu’un corps est chargé, cela n’implique pas qu'il soit chargé positivement ou négativement. On accumule des charges positives ou négatives. Même si physiquement il n’y a que les électrons qui sont mobiles.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Damien49]

Bonjour.
L’électrification par frottement n’existe pas. C’est par contact que cela se passe. Le frottement ne sert qu’augmenter les points de contact.

Certes, il est important d'être extrêmement "précis". Honte à moi.

La polarité de la charge acquisse par chaque matériau dépend des matériaux en contact. Vous pouvez avoir un aperçu ici :
http://eesemi.com/tribo_series.htm.
Et quand on dit qu’un corps est chargé, cela n’implique pas qu'il soit chargé positivement ou négativement. On accumule des charges positives ou négatives. Même si physiquement il n’y a que les électrons qui sont mobiles.
Au revoir.

Mais ce que vous dites là est une vision de "laboratoire", dû à l'interaction électrostatique entre 2 objets isolés de tout milieu extérieur. On ne parle pas de ça ici.

L'exemple donné est celle de l'interaction électrostatique d'un objet avec la Terre. Or la Terre est chargé naturellement négativement (sauf rares cas, par exemple sous un orage). Il n'y a donc d'autres choix qu'un déficit électronégatif si on veut créer une interaction électrostatique (soyons précis).

Même si physiquement il n’y a que les électrons qui sont mobiles.

On sort du sujet (mais vu qu'il faut être précis), mais les ions peuvent aussi se déplacer (plus lentement que des électrons libres cependant).

[CalvinandHobbes]

Bonjour

Merci pour vos réponses, mais je ne suis pas convaincu. Je vais donc me permettre de reformuler :
Etape 1 : les semelles accumulent (ou cèdent, en fonction du revêtement sur lequel on marche) des électrons

Etape 2 : ce que je cherche

Etape 3 : Une décharge électrique se manifeste lorsque l'on approche la main d'un conducteur relié à la terre car il exsite une différence de potentiel entre le corps de la personne et ce conducteur

Ma question est donc : que se passe-t-il à l'étape 2 ? Comment les charges accumulées par les semelles parviennent-elles jusqu'au mains ?

Je ne suis pas convaincu de la réponse précédente donnée par phys4 : " Les charges accumulées par les semelles n'y restent pas, leur conductivité n'est pas totalement nulle, aussi les charges se répartissent lentement sur toute la surface du corps. Cela prend des secondes ou des minutes et c'est totalement insensible, vu la petitesse des courants. "

La résistance du caoutchouc (matériel des semelles) est énorme, c'est un isolant quasi-parfait, comment peuvent-elles migrer de leur endroit de création ?

[phys4]

Les charges peuvent migrer ou ne peut migrer, c'est une question de temps, car l'isolant parfait n'existe pas.
les décharges peuvent aussi se produire juste après la charge des semelles, et dans ce cas, les charges n'ont pas eu le temps de quitter les semelles.
Les semelles et les pieds forment un condensateur, lorsqu'il apparait une charge positive sur les semelles, une charge négative opposée sera induite sur le dessous des pieds, et l'ensemble formera un condensateur.

De ce fait, la charge négative des pieds sera compensée par un charge positive qui se répartira sur la surface du corps. La faible conductivité des semelles fera le condensateur qu'elles forme se déchargera lentement, et cela ne changera pas la distribution des charges sur le reste du corps.
Les charges réparties sur le corps finissent aussi par s'écouler dans l'atmosphère en captant les ions toujours présents.

[Damien49]

Pour compléter la réponse de phys4 je pense que tu as une trop grande confiance dans les capacités de résistance de tes semelles de caoutchouc. En quelques minutes seulement (voir seconde) si tu ne contribues pas d'avantage à l'effet triboélectrique de leur caoutchouc en les frottant d'avantage, la charge positive accumulé va se décharger naturellement et progressivement via tes semelles. L'air est un bien meilleur isolant en comparaison (bien que non parfait non plus).

[antek]

Peut-on envisager l'explication suivante :

- les semelles isolantes se chargent négativement (par exemple)
- cette charge repousse les charges négatives des pieds qui se chargent donc positivement
- le corps étant globalement neutre, les parties éloignées des pieds se chargent négativement

Après une décharge par les mains le corps est chargé positivement.

[RomVi]

Bonjour

L'exemple donné est celle de l'interaction électrostatique d'un objet avec la Terre. Or la Terre est chargé naturellement négativement (sauf rares cas, par exemple sous un orage). Il n'y a donc d'autres choix qu'un déficit électronégatif si on veut créer une interaction électrostatique (soyons précis).

Soyons surtout juste, et tes explications ne le sont pas. Même si la Terre a un excèdent d’électrons (ce qui reste à prouver) cela ne joue aucunement sur un effet aussi localisé que des semelles qui frottent sur une moquette. Par ailleurs cette notion "d’excédent" d’électron n'a aucun sens, la seule chose qui compte est la différence par rapport à un potentiel, et ce potentiel est arbitraire.

[LPFR]

Peut-on envisager l'explication suivante :

- les semelles isolantes se chargent négativement (par exemple)
- cette charge repousse les charges négatives des pieds qui se chargent donc positivement
- le corps étant globalement neutre, les parties éloignées des pieds se chargent négativement

Après une décharge par les mains le corps est chargé positivement.

Bonjour.
Non. La bonne réponse est celle donnée par Phys4v au début de la discussion. Même si je pense que le temps de quelques minutes et un peu grand. Pour moi, c’est plutôt des millisecondes.

Dans un premier temps, quand la semelle touche le sol, des charges passent de la semelle au sol. Mettons que la semelle se charge négativement par rapport au sol. La différence de potentiel entre la surface de la semelle et le sol est de quelques dixièmes de volt. (Potentiel de contact).
Aussi longtemps que la semelle reste en contact avec le sol, rien ne se passe. Ou presque.
Mais quand la semelle se sépare du sol, la capacité du condensateur semelle-sol diminue énormément et en conséquence la tension entre la surface de la semelle et le sol augmente de quelques dixièmes de volt à quelques milliers. Même si la semelle est parfaitement isolante, des charges positives (avec le choix fait) vont venir s’accumuler dans la plante des pieds et l’ensemble du corps va devenir négatif.
Après ça, si la semelle est, comme toutes les semelles, un peu conductrice, les charges de surface de la semelle vont la traverser. Le condensateur [surface de la semelle]-[plante du pied] va se décharger mais le corps restera chargé négativement.
La prochaine fois que la semelle touchera le sol, le condensateur sol-[surface de la semelle] sera un peu chargé (parce que le corps est chargé) et le phénomène se répétera avec un transfert de charge moindre. Jusqu’à ce que la tension du corps soit si grande que le transfert deviendra nul. C’est le moment de recevoir une belle châtaigne.
Au revoir.

[Damien49]

Bonjour



Soyons surtout juste, et tes explications ne le sont pas. Même si la Terre a un excèdent d’électrons (ce qui reste à prouver) cela ne joue aucunement sur un effet aussi localisé que des semelles qui frottent sur une moquette. Par ailleurs cette notion "d’excédent" d’électron n'a aucun sens, la seule chose qui compte est la différence par rapport à un potentiel, et ce potentiel est arbitraire.

Ok oui y'a un problème d'échelle en effet, autant pour moi. La charge négative de la Terre de 500 000 C (ce qui n'est pas à prouver cependant), n'est que relative à si petite échelle, j'ai tendance à l'oublier étant plutôt habitué à manipuler des potentiels électriques de bien plus grande échelle (foudre).