L’électricité statique révèle quelques secrets

Nous avons probablement tous fait l’expérience de retirer un chapeau de laine ou frotté un ballon sur la tête pour voir nos cheveux se dresser dans l’air.

L’explication traditionnelle de ce phénomène due à l’électricité statique se révèle imprécise selon une nouvelle étude. Nous apprenons à l’école que les opposés s’attirent et l’on pense communément que le frottement cause le transfert d’électrons des cheveux au chapeau de laine ou au ballon, chargeant les premiers positivement et les seconds négativement de manière uniforme. Les deux charges s’attirent alors fortement comme on peut le vérifier en retirant lentement le ballon ou le chapeau de la tête pour faire dresser les cheveux. C’est du moins ce que pensaient les scientifiques.

Dans leur étude, Bartosz Grzybowski (en photo) et ses collègues de la Northwestern University à Evanston (Irlande) montrent que l’une des hypothèses de base concernant ce phénomène est fausse.

Utilisant la microscopie à sonde de Kelvin, une technique de balayage qui parcourt le relief microscopique des surfaces et sensible aux différences de charges qu’il enregistre suivant les endroits, les chercheurs ont examiné l’état de la charge locale sur les objets qui avaient été frottés ensemble auparavant. Ils ont eu la surprise de trouver que les deux objets présentaient des groupes de charges positives et négatives répartis de manière aléatoire même s’ils avaient chacun acquis une charge globale nette différente. En d’autres termes, au lieu d’avoir une charge uniforme pour chaque matériau, il existe une mosaïque de charges, avec des îlots positifs ou négatifs présents sur les deux matériaux.

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Une surface est donc positive, expliquent les auteurs, parce qu’elle a plus de groupes de charges positives que négatives, et elle est négative pour la raison inverse.

« The Mosaic of Surface Charge in Contact Electrification » par H.T. Baytekin, A.Z. Patashinski, M. Branicki, B. Baytekin, S. Soh et B.A. Grzybowski.