Définition
Charge électrique
La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière responsable des interactions électromagnétiques. Elle peut être positive ou négative.
Coulomb
Le coulomb est l'unité de mesure de la charge électrique dans le système international d'unités (SI).
Les bases de l'électrostatique
L'électrostatique étudie les forces et les champs électriques créés par des charges au repos. La charge électrique est une propriété physique de la matière liée à la quantification de l'électricité, avec deux types connus : la charge positive et la charge négative. Les objets ayant des charges de signes opposés s'attirent, tandis que ceux ayant des charges de même signe se repoussent. Cette interaction est décrite par la loi de Coulomb.
La loi de Coulomb
La loi de Coulomb exprime la force électrostatique entre deux charges ponctuelles. Mathématiquement, la force F entre deux charges q1 et q2 séparées par une distance r est donnée par : F = k * |q1 * q2| / r^2. Ici, k est la constante de Coulomb, dont la valeur est approximativement égale à 8.9875 x 10^9 N m²/C². La force agit le long de la ligne joignant les deux charges et son sens dépend des signes des charges.
Le champ électrostatique
Le champ électrostatique E en un point de l'espace est défini comme la force F ressentie par une charge de test q placée en ce point, divisée par la magnitude de la charge de test : E = F/q. Le champ électrostatique est un vecteur qui a à chaque point une direction, un sens et une force. Il est généré par des charges électriques et est indépendant de la charge de test. Le champ électrostatique autour d'une charge ponctuelle q est décrit par E = k * |q| / r^2, dirigé radialement vers l'extérieur (si q est positive) ou vers l'intérieur (si q est négative).
Représentation du champ électrostatique
Les lignes de champ sont une méthode visuelle pour représenter le champ électrostatique. Elles débutent sur des charges positives et finissent sur des charges négatives. La densité des lignes indique la force du champ, étant plus dense là où le champ est plus fort. Ces lignes ne se croisent jamais et l'orientation de la tangente à une ligne de champ en un point indique la direction du champ en ce point.
A retenir :
En électrostatique, les interactions entre charges sont régies par la loi de Coulomb, et le champ électrostatique est une mesure de la force électrique par unité de charge en un point donné de l'espace. La représentation par ligne de champ indique la direction et l'intensité du champ, essentielles pour comprendre les interactions entre charges et champs. Les concepts clés incluent la nature vectorielle du champ, la dépendance en 1/r^2 de son intensité, et la superposition des champs générés par plusieurs charges.
