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jeudi 28 février 2013

2 sphères métalliques - la part du sens commun


Je n'ai pas trouvé grand chose sur les conceptions naïves des étudiants en électrostatique, mais il faut avouer que je n'ai surement pas assez cherché, la faute à pas le temps. Dans le livre de Laurence Viennot il y a bien quelques points abordés : la superposition et l'absence de champ électrique dans les diélectriques. Mais en le lisant, ça ne m'avait pas paru ultra pertinent, c'était basé sur une étude dans une seule classe avec une seule enseignante, à un seul niveau. Cet apparté étant passé, je n'avais pas l'impression d'avoir rencontré d'obstacles majeurs chez eux, hormis la recherche des symétries, mais c'est un problème plus vaste. 
Fabriquer un doublet électrostatique

Dans le cours nous avons travaillé sur comment charger une sphère métallique, comment réaliser 2 sphères métalliques portant la même charge, comment réaliser un dipôle électrique, et je crois qu'ils ont bien compris. Seulement, j'ai toujours traité l'exemple avec 2 sphères de la même taille, ben oui, pour faire un dipôle ou un doublet, c'est ce qu'il faut. Mais du coup ils n'ont pas du réfléchir au pourquoi des 2 sphères de la même taille, ils ont même pu se dire que c'était juste esthétique! 

Pour comprendre l'effet de pointe
On part de ce schéma
 Donc ce matin, quand j'ai posé en interro l'exo permettant de comprendre l'effet de pointe, où l'on donne une charge Q à une sphère que l'on a connecté à une autre sphère plus petite par un fil conducteur, au lieu de prendre comme point de départ l'égalité des potentiels, ils ont pris comme point de départ, l'égalité des charges sur chacune des 2 sphères, et bim, patatras. 

Du coup plusieurs conclusions/questionnements : 
  • Est ce que cette conception était présente avant mon enseignement et je n'ai fait que l'ancrer davantage en prenant de mauvais exemples? 
  • Est ce que j'ai créé cette conception avec mes exemples? 
  • Est ce que présenter des contre exemples dans la première partie du cours les aiderait à mieux répondre à cet exercice?


vendredi 1 février 2013

Van de Graaf, mise en route!

Notre Van de Graaf et son plumeau
Il y a quelques mois j'ai commandé pour les manips de cours un van de Graaf de démonstration chez Jeulin, je l'ai reçu un peu avant Noël, et j'ai commencé à jouer avec... Grosse déception, ça marchait pas du tout.... bouhhh!

Pour une description du van de Graaf et des trucs fun qu'on peut faire avec, voir par exemple cette vidéo :



Mais la vidéo qui m'a aidé à connaître mon ami pour jouer avec le VdG, c'est celle du national stem centre :
Vidéo d'explication du VdG


Je vous présente mon nouvel ami :
Le sèche cheveux de salon
J'ai donc laissé tourné le van de Graaf 5 minutes à petite vitesse avec le chauffage à fond à une vingtaine de centimètres, et miracle, les cheveux du plumeau ont commencé à s'éloigner les uns de autres... Oh yeah!!
En mettant le chauffage contre les faux cheveux, on a encore progressé...

En résumé :
  1. Régler les balais à 1 ou 2mm de la courroie
  2. Bien sécher la courroie (et le plumeau ou..) avec un chauffage ou mieux avec un sèche cheveux
  3. Connecter la base du Van de Graaf (prise à laquelle on connecte la sphère de déchargement ) à la Terre, c'est à dire à un objet métallique en contact avec le sol.
Et avec tout ça ça devrait être bon! Nous il nous reste un pépin : pourquoi ça accumule moins de charges quand ça tourne plus vite? That's the question!