Tentez de frotter un ballon avec diverses fourrures d’animaux, comme un pull en laine ou même votre propre peau. Vous remarquerez probablement que le ballon commencera à réagir différemment avec les objets qui l’entourent. Si des petits bouts de papier étaient placés sur une table et que le ballon était approché et maintenu au-dessus des bouts de papier, la présence du ballon chargé pourrait créer une attraction suffisante pour que les bouts de papier se soulèvent de la table. L’influence observée dans un tel cas est la force électrique.

La force électrique et la troisième loi de Newton

(Crédit image : Flickr)

Ces forces électriques exercées entre deux particules de charge opposée ou de charge similaire est une force au même titre que la gravité, la friction, la tension et la résistance de l’air sont des forces. Puisque c’est une force, elle doit suivre certains principes et lois. L’une des lois que la force électrique suit est la loi newtonienne d’action et de réaction. Selon la troisième loi de Newton, une force est simplement une interaction mutuelle entre deux objets qui résulte en une poussée ou une traction égale et opposée sur les objets respectifs.

Maintenant, en utilisant la troisième loi du mouvement de Newton, nous pouvons décrire le mouvement des deux objets. L’objet A exerce une poussée vers la droite sur l’objet B. L’objet B exerce une poussée vers la gauche sur l’objet A. Ces deux forces de poussée ont des magnitudes égales et sont exercées dans des directions opposées l’une à l’autre. Chaque objet exerce sa poussée sur l’autre. La poussée sur l’objet B (par l’objet A) est dirigée à l’opposé de l’objet A, et la poussée sur l’objet A (par l’objet B) est dirigée à l’opposé de l’objet B. En raison de la nature de l’interaction mutuelle, la force est dite répulsive.

Maintenant, appliquons le même principe d’action-réaction à deux objets chargés de façon opposée – l’objet C (positif) et l’objet D (négatif). L’objet C exerce une traction vers la gauche sur l’objet D, et l’objet D exerce une traction vers la droite sur l’objet C. Encore une fois, chaque objet exerce sa traction sur l’autre. Comme précédemment, ces deux forces ont des amplitudes égales et s’exercent dans des directions opposées l’une à l’autre. Cependant, dans ce cas, la direction de la force sur l’objet D est vers l’objet C, et la direction de la force sur l’objet C est vers l’objet D. Parce que les deux objets se déplacent l’un vers l’autre, une interaction mutuelle est claire, et la force est décrite comme étant attractive.

L’interaction entre les particules chargées et les objets neutres

(Crédit photo : Adrignola/Wikimedia Commons)

L’interaction entre deux objets chargés de façon similaire est répulsive. L’interaction entre deux objets chargés de façon opposée est attractive. Cependant, quel type d’interaction est observé entre un objet chargé et un objet neutre ? La réponse peut être assez surprenante. Tout objet chargé, qu’il soit chargé positivement ou négativement, aura une interaction attractive avec un objet neutre. Les objets chargés positivement et les objets neutres s’attirent mutuellement, et les objets chargés négativement et les objets neutres s’attirent mutuellement.

Ce troisième exemple d’interaction entre des objets chargés et neutres est souvent démontré de manière simple. Par exemple, si un ballon chargé est maintenu au-dessus de bouts de papier neutres, la force d’attraction pour les bouts de papier sera suffisamment forte pour écraser la force de gravité descendante et soulever les bouts de papier de la table. Si un tube en plastique chargé est placé au-dessus de morceaux de papier, le tube exercera une influence attractive sur le papier et le soulèvera de la table. Au grand étonnement de beaucoup, un ballon en caoutchouc chargé peut être attiré par une armoire en bois avec une force suffisante pour qu’il s’y colle ! Tout objet chargé – plastique, caoutchouc ou aluminium – exercera une force d’attraction sur un objet neutre. De plus, en raison de la loi d’action-réaction de Newton, un objet neutre attirera également un objet chargé.