Commençons par une expérience simple : prenons une paille que l’on frotte avec une chaussette en laine. Lorsque l’on approche la paille d’un fil connecté au multimètre, on s’aperçoit que celui-ci affiche alors un nombre différent de 0, qui diminue rapidement. Il y a donc un déplacement d’électrons entre le multimètre et la paille.

En frottant la paille, nous lui avons donné des électrons, qui sont ensuite récupérés par le multimètre. Lorsque le nombre d’électrons est à nouveau égal au nombre de charges positives (on dit que le matériau est neutre), le multimètre affiche 0.

Suivant les matériaux utilisés, il est ainsi possible d’ajouter ou d’enlever des électrons à un isolant (cf échelle de triboélectricité).

Un isolant chargé n’est pas stable ; il va vouloir dès qu’il peut redevenir neutre. Il faut pour cela le mettre en contact avec un conducteur (les électrons ne se déplacent pas dans un isolant, même quand il est chargé).

Dès 600 ans avant Jésus Christ, on a observé des phénomènes d'attraction et de répulsion lorsqu'on frottait des matériaux. Mais leur étude commença vers le XVI^e siècle. On les regroupe sous le nom de phénomènes d'électrostatique ou d'électricité statique.

Vers 1730 Charles Du Fay fait une expérience où il frotte des matériaux isolant entre eux (ambre et verre). Cliquez ici pour voir l’expérience (attention, les explications sont en anglais !) ; la page web s’ouvrira dans une nouvelle fenêtre.

Il en déduit que les charges de même signe se repoussent et que les charges de signes opposés s'attirent.

Ces deux types de charges sont aujourd'hui appelés :

• charges positives
• charges négatives ou électrons (qui vient du grec elektron qui signifie ambre. En effet on a découvert que lorsqu'on frottait de l'ambre, on le chargeait négativement)

On peut ainsi visualiser le déplacement des charges dans les matériaux, qu'ils soient conducteurs ou isolants.

• Le ballon attiré au plafond

On frotte sur ses cheveux un ballon gonflé, on le pose sur le mur il reste collé au mur. Que s’est-il passé ?

Le ballon, après avoir été frotté, est chargé négativement. Lorsqu’on l’approche du mur, il va repousser les charges de même signe (les électrons). Les charges positives (qui sont fixes) et les électrons du ballon s'attirent. Le ballon va rester collé au mur tant qu’il sera chargé.

• Attraction de petits papiers avec une règle de plexiglas

Dans cette expérience, on frotte une règle de plexiglas avec un chiffon. On approche la règle des petits bouts de papier. Ces derniers sont attirés par la règle. Que s'est-il passé ?

Ici lorsqu'on frotte la règle, on la charge positivement. Ensuite en approchant la règle des morceaux de papier, les électrons du papier sont attirés par les charges positives de la règle. Les bouts de papier se trouvent alors attirés par la règle.

• le filet d'eau dévié

On frotte tout d'abord un tube de PVC avec un chiffon. On l'approche ensuite d'un filet d'eau. Le filet d'eau est dévié. Que s'est-il passé ?

L’eau se comporte comme une multitude de petites briques (molécules) comportant un côté chargé positivement et un côté chargé négativement (la molécule est neutre). L’eau est attirée par le PVC (les briques s’orientent de façon à ce que charges négatives du PVC et charges positives de l’eau se rapprochent) mais est entraînée par son poids ; le filet d’eau est dévié.