Un électrophore est une forme de batterie ou de générateur de charge électrique statique primitive qui a été initialement inventé en 1762 par un physicien suédois, Johan Wilcke, mais la fonction de l’appareil est suffisamment basique pour qu’il puisse être fabriqué à partir d’une variété de matériaux courants. Le célèbre personnage politique et inventeur de l’Amérique coloniale, Benjamin Franklin, a popularisé l’idée en en fabriquant un à partir de bois, de soufre, de cire et d’étain. Un électrophore conventionnel se compose d’une plaque isolante, généralement en résine ou en plastique d’un certain type, sur laquelle une plaque conductrice métallique est placée. Au centre de la plaque métallique est apposé un autre support isolant tel qu’un gobelet en plastique qui sert de poignée pour éviter une décharge prématurée de l’électrophore. Les charges électriques statiques peuvent être retirées de l’appareil par contact physique avec la plaque métallique, soit pour charger momentanément des ampoules, soit pour effectuer d’autres expériences.
Le principe de base du fonctionnement d’un électrophore est celui de l’effet triboélectrique, également appelé électricité statique stockée. La plaque isolante est d’abord chargée d’une charge électrique statique avant qu’un électrophore ne soit assemblé en le frottant contre d’autres matériaux tels que la laine qui induira une charge électrique dans la plaque isolante par le processus d’induction électrostatique. Une fois la plaque isolante et la plaque conductrice placées ensemble, la charge statique dans l’isolant sépare les charges positives et négatives dans le conducteur métallique. Les charges positives du métal sont attirées vers la plaque isolante et les charges négatives sont repoussées.
La charge négative induite dans la surface supérieure de la plaque métallique peut ensuite être déchargée en établissant un contact physique avec le métal, complétant ainsi un circuit à travers le corps humain dans le sol. La charge est souvent suffisamment forte pour qu’une étincelle inoffensive jaillisse du métal au doigt avant le contact, ou les fils d’une petite ampoule peuvent être placés entre les deux surfaces pour l’allumer temporairement pendant que la charge se dissipe. Les grandes versions d’électrophore allumeront également une ampoule fluorescente en forme de tube momentanément si une extrémité est tenue dans une main et l’autre près de la plaque de métal chargée.
L’un des aspects uniques d’un électrophore qui en fait une démonstration populaire des principes électriques est que la plaque isolante agit de la même manière que des condensateurs ou des unités de stockage électriques plus sophistiqués dans les circuits électroniques courants. Contrairement aux condensateurs typiques, cependant, la plaque isolante détient une charge qui n’est pas épuisée par le processus de décharge statique dans la plaque métallique. Une fois que la décharge d’énergie polarisée de la plaque métallique s’est produite, si la plaque métallique est retirée du voisinage de la plaque isolante, puis placée à nouveau dessus, la séparation de charge dans le métal se répétera tant que l’isolant conservera sa charge.
Ce processus semble démontrer l’idée d’une énergie gratuite provenant de nulle part, car la charge statique est continuellement renouvelée et déchargée quel que soit le nombre de fois où la plaque métallique est retirée puis replacée sur la plaque isolante. En réalité, l’énergie est conservée car le travail consistant à éloigner physiquement la plaque métallique puis à la remplacer introduit de l’énergie potentielle dans le système électrophore, qui est ensuite convertie en énergie cinétique lorsqu’une décharge ou une étincelle a lieu. Les grandes versions d’électrophore sont connues sous le nom de générateurs Van de Graaf, qui sont capables de produire des tensions électrostatiques allant jusqu’à 2,000,000 1930 XNUMX volts, comme celle créée par le physicien américain Robert Van de Graaf lui-même au début des années XNUMX.