1.8 Charges placées dans des gobelets

a) cas d’un gobelet isolant

            La force électrique de répulsion entre des charges de même type est mise en évidence de façon dramatique par une expérience fort simple: la surface interne d'un gobelet de verre est électrifiée par frottement. Des boules de liège, un isolant léger, sont placées dans le gobelet; aussitôt après avoir touché la paroi interne électrisée du verre, elles sont comme projetées de la paroi et s'entrechoquent violemment. Ce mouvement s'explique simplement: chaque boule acquiert une charge de même type lors de son contact avec la surface électrifiée; et donc toutes se repoussent les unes les autres en plus de fuir la surface interne électrisée du gobelet.

b) cas d’un gobelet conducteur

            Mais voilà que Franklin remarque en 1766 que des boules de liège ne se comportent pas ainsi lorsque placées dans un gobelet de métal électrisé de la même façon. Il doit donc en conclure que celles-ci ne doivent pas avoir été électrisées par attouchement avec la paroi interne du gobelet conducteur.

Gobelet conducteur chargé

c) charges et champs d’un gobelet conducteur

            Il demande à son ami Joseph Priestley (1733-1804) d'examiner ce phénomène plus à fond. Priestley place des petites feuilles d'or sur les parois interne et externe de son gobelet conducteur. Il l'électrifie ensuite à l'aide de sa machine électrostatique et constate que les feuilles d'or externes E s'éloignent de la paroi du gobelet mais pas les feuilles d'or internes N. Il conclut donc qu'il n'y a pas de charge sur la paroi interne du gobelet: voilà pourquoi les petites boules de liège de Franklin n'ont pas été électrisées. Il amène une petite feuille d'or placée sur un manche isolant M proche de la paroi interne du conducteur: la feuille K n'est ni attirée, ni repoussée: elle ne subit aucune force, contrairement au cas où il approche une feuille L de la paroi externe. Non seulement la charge est nulle sur la paroi interne du gobelet, mais la force électrique est nulle dans la région à l'intérieur du gobelet conducteur.

            Or il avait été montré qu'un corps creux n'attire pas un corps qui est placé en son intérieur si leur force d'attraction (de la gravitation) est inversement proportionnelle au carré de la distance qui sépare chaque élément de ces corps. Fort de ses résultats, Priestley conclut, en 1766, que la force électrique doit être de cette forme, et donc que la force électrique entre deux éléments électriques doit être inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.