Effet De Pointe

Effet de pointe

Un paratonnerre en forme de pointe métallique

L'effet de pointe, aussi appelé pouvoir des pointes, est un phénomène physique expliquant l'influence d'un objet métallique pointu sur le champ électrique environnant. Les applications typiques de ce phénomène sont les paratonnerres.

Principe

Considérons deux boules conductrices de rayon r et R=2*r, portées au même potentiel électrique. La charge de chaque boule peut être calculée d'après cette formule :

$q_e = V * 4 \pi \varepsilon_0 r$^[1]

La grosse boule aura donc une charge électrique Q=2*q, q étant la charge de la petite boule. Le module du champ électrique s'exprime ainsi :

$E = \frac {q_e}{4 \pi \varepsilon_0 d^2}$^[1]

Il sera donc deux fois moins important pour la petite boule à une distance donnée. Or nous pouvons nous rapprocher à une distance d = r = R/2 de la petite boule, et le champ électrique sera quatre fois plus important en R/2 qu'en R, celui-ci étant inversement proportionnel au carré de la distance.

Au final en juxtaposant les deux effets, nous obtenons que le champ électrique au voisinage de la petite boule sera deux fois plus important que la grosse boule. Si on considère une pointe comme une boule dont le diamètre est petit (faible rayon de courbure), on obtient un champ électrique dont la valeur tend vers l'infini au voisinage de la pointe. Ce champ électrique très important va contribuer à l'ionisation de l'air et ainsi l'amorçage d'un éventuel arc électrique.

Applications

Ce phénomène est très présent dans la vie quotidienne : il est, par exemple, à l'origine des feux de Saint-Elme et permet d'expliquer pourquoi la foudre tombe le plus souvent sur des objets pointus (clocher, arbre, sommet d'un parapluie et bien sûr paratonnerre...)

C'est aussi lui qui explique pourquoi on "prend le courant" en touchant une voiture : en particulier par frottement sur l'air, la carcasse métallique de la voiture est portée à un potentiel non nul, et comme elle n'est en général pas directement reliée à la terre (les pneus ne sont pas conducteurs), elle conserve ce potentiel, jusqu'à ce qu'une personne en approche les doigts, ceux-ci formant des pointes, les charges s'y accumulent et une étincelle désagréable peut se former par effet corona entre la voiture et les doigts. Il suffirait de toucher d'abord la voiture avec le plat de la main pour la décharger sans que le champ électrique soit suffisant pour créer une étincelle et éviter ce désagrément.

Voir aussi

• Paratonnerre

Notes

1. ↑ ^{a  et b} Les formules sont déduites du théorème de Gauss appliqué à une sphère conductrice

Liens externes

• Dossier du palais de la découverte

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