INTERACTION ELECTRIQUE - CHAMP ELECTRIQUE

1- LOI DE COULOMB

· Enoncé : Deux charges électriques ponctuelles immobiles, q_A et q_B, placées en A et B exercent l'une sur l'autre une force dirigée suivant la droite qui les joint, répulsive si les charges sont de même signe, attractive si les charges sont de signe contraire. Cette force varie comme le produit de leurs charges et comme l'inverse du carré de la distance qui les sépare.

(1)

· est le vecteur unitaire dirigé de A vers B. Tracer ce vecteur sur les figures ci-dessous.

· e_o est la constante diélectrique (ou permittivité) du vide. e_o = 1 / ( 36 p 10⁹ ) dans le système international d'unités.

· La distance qui sépare A et B est r.

Forces attractives car q_A et q_B sont de signe contraire

 Forces répulsives car q_A et q_B sont de même signe ...

· Analogies et différences avec la loi de gravitation

- La force électrique a une expression en 1/r² tout comme la force de gravitation.

- La force de gravitation est toujours attractive, alors que la force électrique est attractive ou répulsive suivant le signe des charges électriques.

- Les ordres de grandeur relatifs de ces deux interactions sont sans commune mesure : la force électrique est beaucoup plus importante que la force gravitationnelle pour des objets petits ou moyens. Par contre, pour des objets grands comme le soleil et les planètes, c’est la force gravitationnelle qui l’emporte.

2- CHAMP ELECTRIQUE. VECTEUR CHAMP ELECTRIQUE

· Il existe un champ électrique au point B si une charge électrique q amenée en ce point y est soumise à une force électrique :

= q (2)

· Une charge ponctuelle q_A placée au point A est la source d'un champ électrique au point B, situé à la distance r du point A avec :

(3)

La norme s'écrit :

Remarque : La relation (3) est une conséquence des relations :

(1) et = q (2).

· Exercice proposé : Spectres associés au champ électrique.

Tracer les lignes de champ correspondant aux deux figures ci-dessous :

Remarque :

Le vecteur s'éloigne des charges positives et se rapproche des charges négatives.

3- CONDENSATEUR PLAN. CHAMP ELECTRIQUE UNIFORME

· Un condensateur plan est constitué de deux armatures métalliques planes et parallèles, situées en regard, et portant des charges opposées et de même valeur absolue :

· Entre les armatures A et B d'un condensateur plan soumis à la tension U _AB, existe un champ électrique uniforme ( même valeur, même direction et même sens pour en tout point intérieur au condensateur ). Sa valeur est donnée par l'expression :

(4).