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Quelles sont les applications de la loi de Coulomb?

Quelles sont les applications de la loi de Coulomb?


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Les peuples antiques vivant autour de la mer Méditerranée savaient que s'ils frottaient une tige d'ambre sur la fourrure d'un chat, la tige attirerait des objets légers, tels que des plumes. Les Grecs de l'Antiquité savaient que certains minéraux, comme la magnétite, étaient magnétiques.

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En 1600, le scientifique anglais William Gilbert a distingué le magnétisme de l'électricité statique, et il a nommé la force d'électricité statique electricus du mot grec pour «ambre».

Ce n'est qu'en 1767 que le scientifique anglais Joseph Priestley proposa formellement que la force électrique entre deux objets chargés diminuait avec le carré de la distance entre eux. Priestley est principalement connu comme le découvreur de l'élément oxygène et pour avoir inventé l'eau gazeuse. Alors, la prochaine fois que vous siroterez un Coca, inclinez votre chapeau à Joseph Priestley.

En 1785, le physicien français Charles-Augustin de Coulomb publie trois articles sur l'électricité et le magnétisme dans lesquels il décrit la force électrostatique. La loi est devenue connue sous le nom de loi de Coulomb, et elle déclare:
1. Les charges semblables se repoussent et, contrairement aux charges, s'attirent.
2. L'attraction ou la répulsion agit le long d'une ligne entre les deux charges.
3. L'amplitude de la force est directement proportionnelle au produit des charges et inversement proportionnelle au carré de la distance entre elles.

La forme scalaire de l'équation est:

ke est la constante de Coulomb, q1 et q2 sont les magnitudes signées des charges et le scalaire r est la distance entre les charges. La force est mesurée en newtons, la charge en coulombs et la distance en mètres.

De manière surprenante, le comportement en carré inverse de la force électrostatique est identique à celui de la gravité tel que décrit dans la loi de la gravitation universelle d'Isaac Newton.

Haloid devient Xerox

Avance rapide jusqu'en 1938 et un conseil en brevets nommé Chester Carlson qui travaillait au Bureau américain des brevets à New York. Carlson devait faire des copies à la main d'un grand nombre de papiers, mais ses mains étaient arthritiques. Bricolant dans sa cuisine la nuit, il fabriqua la première photocopieuse.

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Entre 1939 et 1944, Carlson a essayé de commercialiser son invention à plus de 20 entreprises, y compris IBM et General Electric, et ils l'ont tous refusé en invoquant qu'il n'avait pas besoin d'une photocopieuse. Finalement, en 1947, la Haloid Corporation, un petit fabricant new-yorkais de papier photographique, obtint une licence pour développer une photocopieuse basée sur l'invention de Carlson.

Ils ont consulté un professeur de langues classiques qui est venu avec le nom «xérographie» des mots grecs xeros pour sec, et graphos pour l'écriture, et la Haloid Corporation est devenue la Xerox Corporation.

Le processus électrostatique est ce qui fait des copies. Il utilise un tambour en aluminium enduit de sélénium car le sélénium a une propriété intéressante - c'est un isolant dans l'obscurité et un conducteur lorsqu'il est exposé à la lumière.

Dans la première étape du processus de xérographie, une charge négative est induite sous une fine couche de sélénium chargé positivement.

La surface du tambour est ensuite exposée à l'image à copier, et là où l'image est claire, la charge positive est neutralisée, et là où l'image est sombre, la charge positive reste. L'image a maintenant été transférée sur le tambour.

Ensuite, une poudre noire sèche, appelée toner, est pulvérisée avec une charge négative, qui sera attirée vers les zones positives du tambour.

Un morceau de papier vierge reçoit une charge positive plus élevée que le tambour, de sorte qu'il tire le toner du tambour, et enfin, le papier et le toner passent à travers des rouleaux chauffés qui fondent et adhèrent en permanence le toner au papier.

Dans les imprimantes laser, un faisceau laser est balayé à travers un tambour photoconducteur, ce qui laisse une image chargée positivement, puis les étapes suivantes sont les mêmes qu'en xérographie. Parce que la lumière laser peut être contrôlée très précisément, les imprimantes laser peuvent produire des images de très haute qualité.

Le processus électrostatique est également utilisé dans les imprimantes à jet d'encre où une buse pulvérise finement de minuscules gouttelettes d'encre, qui reçoivent ensuite une charge électrostatique. Les gouttelettes sont dirigées à l'aide de paires de plaques chargées et forment des lettres et des images sur papier. Les imprimantes à jet d'encre couleur utilisent des jets noir, cyan, magenta et jaune.

Revêtement en poudre, pas seulement pour les motos

Une autre utilisation du procédé électrostatique est la peinture ou le revêtement électrostatique, également connu sous le nom de "revêtement en poudre". Le procédé utilise une charge électrostatique haute tension qui est appliquée à la fois à l'objet à revêtir et au mécanisme du pulvérisateur.

Un revêtement de particules en poudre ou d'un liquide atomisé est accéléré vers la pièce par une puissante charge électrostatique. La liaison ionique du revêtement à l'objet crée un revêtement uniforme qui adhère extrêmement bien.

Plusieurs couleurs en poudre peuvent être appliquées avant de les durcir toutes ensemble, ce qui permet un mélange et un saignement des couleurs qui produisent des effets spéciaux. Pour cette raison, le revêtement en poudre est apprécié des passionnés de moto du monde entier.


Voir la vidéo: Loi de Coulomb (Mai 2022).