Définition
Charge électrique
Quantité fondamentale de l'électromagnétisme, mesurée en coulombs (C), qui détermine l'intensité et la direction de la force exercée par un champ électrique.
Champ électrique
Vecteur caractérisant la force électrique ressentie par une charge unitaire placée en un point donné dans l'espace.
Potentiel électrique
Quantité scalaire qui représente l'énergie de potentielle électrique par unité de charge, exprimée en volts (V).
Loi de Coulomb
La loi énonce que la force électrique entre deux charges ponctuelles est proportionnelle au produit de leurs charges et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.
Forces électriques
Les forces électriques entre deux charges peuvent être attractives ou répulsives. Une charge positive attire une charge négative tandis qu'elle repousse une autre charge positive. La même observation s'applique aux charges négatives. La magnitude de cette force est donnée par la loi de Coulomb.
Champ électrique
Le champ électrique, souvent noté par E, est un champ vectoriel qui entoure une charge électrique et exerce une force sur d'autres charges placées dans le champ. Il est défini au point P comme la force F exercée sur une petite charge d'essai positive q₀ placée en P, divisée par la valeur de cette charge q₀ : E = F/q₀.
Potentiel électrostatique et énergie
Le potentiel électrostatique en un point de l'espace est une mesure de l'énergie potentielle électrique par unité de charge à cet endroit. Il est représenté par un scalaire V et son unité est le volt (V). Une charge placée dans un champ électrique possède une énergie potentielle qui dépend de cette grandeur.
Principes de superposition et lignes de champ
Les principes de superposition stipulent que le champ électrique dû à un ensemble de charges est la somme vectorielle des champs électriques produits par chaque charge individuellement. Les lignes de champ sont des représentations visuelles des champs électriques, indiquant la direction de la force électrique sur une charge positive placée dans le champ. Elles partent des charges positives et se terminent sur les charges négatives, et leur densité est proportionnelle à l'intensité du champ.
Conducteurs et isolants en électrostatique
Les conducteurs sont des matériaux qui permettent le mouvement facile des charges électriques, tandis que les isolants ne le permettent pas. Lorsqu'un conducteur est placé dans un champ électrique, les charges libres au sein du conducteur se redistribuent jusqu'à ce que le champ électrique à l'intérieur soit annulé. Ceci explique pourquoi l'intérieur d'un conducteur en équilibre électrostatique est sans champ électrique.
A retenir :
L'électrostatique traite des interactions entre charges électriques stationnaires et est régie principalement par la loi de Coulomb qui décrit la force entre charges. Un champ électrique est présent autour des charges, influençant les autres charges à proximité. Le potentiel électrique indique l'énergie requise pour amener une charge depuis l'infini jusqu'à ce point. Les conducteurs et isolants réagissent différemment à la présence de champs électriques, impactant la distribution des charges en leur sein. Chaque concept est un outil essentiel pour comprendre les phénomènes électrostatiques complexes.
