![\"Electricity](\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/wp-content\/uploads\/2022\/06\/static-electricity-voltage.png\")
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L’\u00e9lectricit\u00e9 statique est un terme informel d\u00e9signant les ph\u00e9nom\u00e8nes caus\u00e9s par l’accumulation de charge \u00e9lectrique sur la surface de divers corps et objets et leur \u00e9change lors du contact entre eux. La diff\u00e9rence de potentiel \u00e9lectrique (c’est-\u00e0-dire la tension) peut \u00eatre g\u00e9n\u00e9r\u00e9e par deux m\u00e9canismes : l’induction \u00e9lectrostatique ou l’effet tribo\u00e9lectrique. Ces g\u00e9n\u00e9rateurs produisent une tension tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e et un courant faible. En raison de leur inefficacit\u00e9 et de la difficult\u00e9 \u00e0 isoler les machines produisant de tr\u00e8s hautes tensions, les g\u00e9n\u00e9rateurs \u00e9lectrostatiques avaient des puissances faibles et n’ont jamais \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s pour la production d’\u00e9lectricit\u00e9 en quantit\u00e9s commercialement significatives. Leurs seules applications pratiques \u00e9taient pour alimenter les premiers tubes \u00e0 rayons X et plus tard dans certains acc\u00e9l\u00e9rateurs de particules atomiques. Il est courant de ressentir une tension de 5 000 V. La principale raison pour laquelle le choc caus\u00e9 par l’\u00e9lectricit\u00e9 statique ne blesse personne est son tr\u00e8s faible amp\u00e9rage.<\/p>\n
L’\u00e9lectricit\u00e9 statique est provoqu\u00e9e par l’accumulation de charge \u00e9lectrique sur divers objets. La majorit\u00e9 de l’\u00e9lectricit\u00e9 statique rencontr\u00e9e quotidiennement est caus\u00e9e par l’effet tribo\u00e9lectrique. Cet effet est une forme d’\u00e9lectrisation par contact dans laquelle certains mat\u00e9riaux deviennent \u00e9lectriquement charg\u00e9s apr\u00e8s avoir \u00e9t\u00e9 en contact puis s\u00e9par\u00e9s. La friction entre les deux mat\u00e9riaux augmente consid\u00e9rablement l’effet en raison du contact et de la s\u00e9paration fr\u00e9quents de ces mat\u00e9riaux. Par temps sec, l’\u00e9lectricit\u00e9 statique est beaucoup plus perceptible car l’air contient moins de mol\u00e9cules d’eau pour permettre les fuites. Notez qu’une tension tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e est n\u00e9cessaire pour g\u00e9n\u00e9rer chaque arc \u00e9lectrique de 1 mm. L’air est un tr\u00e8s mauvais conducteur d’\u00e9lectricit\u00e9 et poss\u00e8de une haute rigidit\u00e9 di\u00e9lectrique. La rigidit\u00e9 di\u00e9lectrique de l’air est d’environ 3000 V\/mm. Dans des conditions s\u00e9v\u00e8res, jusqu’\u00e0 15 000 volts ont \u00e9t\u00e9 enregistr\u00e9s.<\/p>\n
Un g\u00e9n\u00e9rateur \u00e9lectrostatique est un g\u00e9n\u00e9rateur \u00e9lectrique qui produit de l’\u00e9lectricit\u00e9 statique, ou de l’\u00e9lectricit\u00e9 \u00e0 haute tension et \u00e0 faible courant continu. Il existe diff\u00e9rents types de g\u00e9n\u00e9rateurs \u00e9lectrostatiques (ESG), qui peuvent \u00eatre des g\u00e9n\u00e9rateurs par friction ou par induction. Un ESG cr\u00e9e une haute tension mais a un courant tr\u00e8s faible. Les tensions peuvent facilement atteindre plusieurs centaines de milliers de volts, mais le courant ne sera que de quelques centaines de microamp\u00e8res. Les mat\u00e9riaux di\u00e9lectriques peuvent augmenter la tension de perc\u00e9e et produire plus d’\u00e9nergie \u00e9lectrique.<\/p>\n
Les machines de Wimshurst utilisent un effet d’induction \u00e9lectrostatique pour cr\u00e9er de l’\u00e9nergie \u00e9lectrique. Ces machines appartiennent \u00e0 une classe de g\u00e9n\u00e9rateurs \u00e9lectrostatiques appel\u00e9s machines \u00e0 influence, qui s\u00e9parent les charges \u00e9lectriques par induction \u00e9lectrostatique, ou influence, sans d\u00e9pendre de la friction pour leur fonctionnement. Elles poss\u00e8dent deux plaques di\u00e9lectriques avec de multiples lames m\u00e9talliques. Une brosse \u00e0 deux extr\u00e9mit\u00e9s est connect\u00e9e \u00e0 chaque plaque, et chaque plaque est reli\u00e9e \u00e0 son propre conducteur. Lorsque les plaques tournent en sens inverse, la machine de Wimshurst commence \u00e0 collecter une charge positive d’un c\u00f4t\u00e9 du conducteur et une charge n\u00e9gative de l’autre c\u00f4t\u00e9. Cela continue jusqu’\u00e0 ce que les conducteurs soient suffisamment charg\u00e9s, et la tension fera une perc\u00e9e entre les conducteurs. Lorsque la perc\u00e9e de tension se produit, le processus de charge recommence si les plaques sont en mouvement.<\/p>\n
Le g\u00e9n\u00e9rateur Van de Graaff (VDG) est un dispositif \u00e9lectrostatique capable de produire des tensions tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9es tout en maintenant un courant plus petit et constant. Le premier g\u00e9n\u00e9rateur Van de Graaff a \u00e9t\u00e9 construit en 1929 par Robert J. Van de Graaff, physicien et inventeur am\u00e9ricain. Il utilise une courroie en mouvement pour accumuler une charge \u00e9lectrique sur un globe m\u00e9tallique creux au sommet d’une colonne isol\u00e9e, cr\u00e9ant ainsi des potentiels \u00e9lectriques tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9s. Un g\u00e9n\u00e9rateur Van de Graaff simple se compose d’une courroie en caoutchouc (ou d’un mat\u00e9riau di\u00e9lectrique flexible similaire) se d\u00e9pla\u00e7ant sur deux rouleaux de mat\u00e9riaux diff\u00e9rents, l’un d’eux \u00e9tant entour\u00e9 par une sph\u00e8re m\u00e9tallique creuse. Un \u00e9lectrode m\u00e9tallique en forme de peigne avec des pointes aiguis\u00e9es est positionn\u00e9e pr\u00e8s de chaque rouleau. Lorsqu’un moteur est utilis\u00e9 pour entra\u00eener la courroie, l’effet tribo\u00e9lectrique provoque le transfert d’\u00e9lectrons des mat\u00e9riaux diff\u00e9rents de la courroie et des deux rouleaux. Comme on peut le voir sur la figure, le caoutchouc de la courroie deviendra n\u00e9gativement charg\u00e9 tandis que le verre acrylique du rouleau sup\u00e9rieur deviendra positivement charg\u00e9. La courroie emporte une charge n\u00e9gative sur sa surface int\u00e9rieure tandis que le rouleau sup\u00e9rieur accumule une charge positive. La diff\u00e9rence de potentiel atteinte par les g\u00e9n\u00e9rateurs Van de Graaff modernes peut atteindre 5 m\u00e9gavolts.<\/p>\n
Le g\u00e9n\u00e9rateur de haute tension \u00e0 disque rotatif utilise l’induction au lieu de la m\u00e9thode par friction. La charge \u00e9lectrique est transport\u00e9e du potentiel de terre au terminal HV par des porteurs de charge, qui tournent dans le disque isolant. Les porteurs de charge font un contact \u00e9lectrique \u00e0 travers les \u00e9lectrodes des inducteurs. L’inducteur ne bouge pas et ils sont situ\u00e9s dans un anneau ext\u00e9rieur.<\/p>\n
La tension, ou le potentiel \u00e9lectrique, peut \u00eatre produite par les m\u00e9thodes suivantes :<\/p>\n
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