Capacité d’un corps matériel de produire un champ électrique à une échelle relativement grande. Aux dimensions nucléaires, atomiques et moléculaires existent, de toute façon, des champs électriques très intenses, dus à la constitution même de la matière.

La cause la plus fréquente d’électrisation est un défaut ou un excès d’électrons. Ce n’est pas indispensable : un corps polarisé produit un champ parce que, dans ses atomes ou molécules, les centres de gravité des charges positives et négatives ne coïncident pas (dipôles), bien que celles-ci soient en quantités égales.

L’excès ou le défaut relatif d’électrons est toujours extrêmement petit, de l’ordre de 10^–10 par exemple. Il peut être plus grand pour des objets microscopiques. Cela est dû aux limitations imposées à la charge par la rigidité diélectrique du milieu ambiant (air par exemple).

L’électrisation par « frottement » est due à un transfert spontané d’électrons du corps où ils ont plus d’énergie à celui où ils en ont moins. Par exemple, un métal frottant sur un isolant devient presque toujours positif, l’isolant négatif. Le frottement intervient pour assurer un plus large contact et élever la température locale. Lors de la séparation des corps, les charges disparaissent très vite s’ils sont assez conducteurs et reliés au sol. En dessous d’une résistivité de 10⁹ à 10¹⁰ Ωcm, l’électrisation par frottement ne se manifeste plus. Le but des produits « antistatiques » est justement de donner aux objets cette légère conductivité. Les liquides isolants s’électrisent facilement en coulant sur des métaux ; ce phénomène est dangereux en raison de leur fréquente inflammabilité.

En dehors du frottement ou du contact, l’électrisation peut avoir lieu par : a) conduction et influence ; b) fixation d’ions. Le premier cas est réalisé chaque fois qu’un objet suffisamment conducteur est à un potentiel différent de celui des objets environnants. Par exemple, si un pulvérisateur d’eau fonctionne au voisinage d’une plaque métallique portée à 50 ou à 100 kV, les gouttelettes qui se forment sont électrisées et emportent une charge de signe contraire à celui de la plaque. Inversement, si le pulvérisateur est isolé et porté à haute tension, les gouttelettes seront électrisées du même signe. Les mêmes phénomènes ont lieu avec de la peinture si elle n’est pas trop résistante (moins de 10⁸ à 10⁹ Ωcm) et sont largement appliqués à la peinture électrostatique.

Lorsque de petits objets (gouttelettes, poussières, fumées) flottent dans un gaz, on peut les électriser sans aucun contact, qu’ils soient conducteurs ou isolants, en établissant un flux d’ions unipolaires entre une pointe ou un fil fin et une électrode plane grâce à une tension de 30 à 80 kV. Les petits objets captent les ions et prennent une charge du signe de la pointe. Ce procédé est universel ; il est appliqué à l’élimination des poussières, des fumées et des brouillards, à la déposition de poudres plastiques sur les métaux (avec fusion et polymérisation ultérieures), à la captation des particules atmosphériques pour analyse. On emploie aussi l’ionisation de l’air par des pointes pour électriser une surface isolante, comme celle d’une feuille de papier dans la reproduction xérographique.

N. F.

Charles François de Cisternay Du Fay,

physicien français (Paris 1698 - id. 1739). Il découvrit en 1733 l’existence de deux types d’électrisations, démontra la transmission de l’électricité dans les conducteurs et observa les attractions et les répulsions électrostatiques.

Stephen Gray,

physicien anglais (v. 1670 - Londres 1736). Il montra en 1727 que les conducteurs isolés pouvaient être électrisés et découvrit l’électrisation par contact et par influence.

Abbé Jean Antoine Nollet,

physicien français (Pimprez, Île-de-France, 1700 - Paris 1770). Il créa un enseignement de physique expérimentale, observa la transmission du son dans les liquides et inventa l’électroscope (1747). [Acad. des sc., 1739.

Appareil destiné à produire un champ magnétique grâce à des bobines à noyau de fer parcourues par un courant électrique.

W. Sturgeon découvrit en 1825 le principe de l’électro-aimant ; il s’agissait d’un appareil constitué d’une barre de fer, de 30 cm de longueur, en forme d’U, sur laquelle était bobiné un enroulement de 18 spires. Lorsque l’enroulement était parcouru par un courant, cet appareil soulevait une charge d’un poids vingt fois supérieur à son propre poids. Un électro-aimant est ainsi constitué d’un circuit magnétique et d’un circuit inducteur. On distingue les électro-aimants pour la production des champs magnétiques dans un entrefer donné et les électro-aimants de levage, de commande de relais... à entrefer variable.

Électro-aimants pour la production de champs magnétiques

L’entrefer a quelques centimètres de largeur ; les nez polaires sont généralement en alliage fer-cobalt à forte induction à saturation, et la surface de l’entrefer est définie par des considérations d’intensité et d’homogénéité du champ au centre ; les noyaux polaires sont en fer doux ; ils ont approximativement la forme d’un tronc de cône de manière à permettre une bonne canalisation du flux magnétique ; la culasse est en acier ; elle assure la fermeture du flux. Un enroulement, généralement en conducteurs de cuivre refroidis à l’eau, produit le champ inducteur.

Des électro-aimants d’un poids de 2 000 kg créent sans difficulté, au centre d’un entrefer de 3 cm de largeur et avec une puissance électrique de l’ordre de 10 kW, un champ magnétique d’environ 2,8 T (teslas) [28 000 Oe] qui peut se décomposer en 2,4 T provenant de l’aimantation des noyaux polaires et en 0,4 T provenant du champ des bobines.