Sciences Physiques
Le champ électrique
1. Le champ électrique
Le champ de pesanteur d'un objet céleste comme la Terre ou généralement
le champ de gravitation d'un corp massique est la région de
l'espace attractive à tout autre corps massique.
Le champ électrique d'une charge électrique est la région de
l'espace attractive ou répulsive à toute autre charge électrique.
Le champ électrique d'une charge électrique fixe dans l'espace
est appelé champ électrique statique ou champ électrostatique.
Ce champ ne varie pas au cours du temps.
Le champ électrique se mesure en Volts par mètre (V/m). Son expression dérive de
la loi de Coulomb. Elle s'ecrit :
• q est la charge qui produit le champ E .
• d est la distance à partir de la charge source au lieu
où on mesure le champ électrique E.
q en Coulomb (C), d en m.
k est la constante de Coulomb. Elle vaut
9 x 109 N.m2/C2 .
2. Les lignes de champs
Les lignes de champs représentent l'orientation du champs
éléctrique.
Les lignes de champ électrique sortent la charge positive.
Ils sont orientés vers l'extérieur de la charge électrique.
Le champs électrique de cette charge est dirigé vers l'extérieur
de cette charge.
Les lignes de champ électrique renterent vers la charge négative.
Ils sont orientés vers la charge électrique elle même.
Le champs électrique de cette charge est dirigé vers cette charge
elle même.
Une paire de charge (+ q, - q) forme un dipole électrique.
Voici les lignes de champs d'un dipole électrique.
Ce sont les lignes de champs de deux charges des signe opposé.
Lignes de champs de deux charges des même signe
positives.
Le champs électrique au milieu des charges est nul.
Le champ électrique au milieu de la distance qui sépare
les deux charges est nul.
Lignes de champs de deux charges des même signe
négatives.
Le champ électrique au milieu de la distance qui sépare
les deux charges est nul.
3. Exercices
Exercice 1
On veut doubler la champ électrique d'une charge q.
En faisant varier qu'un seul facteur à la fois, quelles sont les
deux seules façons d'y arriver?
On double la charge:
On divise la distance d par √2:
Exercice 2
Deux charges q1 et q2, de signe contraire, mais de même quantité de charge,
sont placées à une distance 2d l’une de l’autre. Au point A, situé exactement au milieu des deux charges, le champ électrique vaut 18 N/C.
Quelle est la valeur du champ électrique au point B situé à une distance d/2 de q2?
1. Au point A
Les quantités de charge étant égales, q1 = q2 . De
plus, les distances de q1 au point A et de q2 au point A
sont égales à d. Donc les champs de q1 et de q2
sont égaux au point A.
La valeur du champ électrique au point A vaut 18 N/C.
les champs de q1 et de q2
sont égaux au point A, donc la contribution de q1 vaut 18/2 = 9 N/C, et celle
de q2 vaut 18/2 = 9 N/C également.
le champ produit par chacune des charges vaut 18/2 = 9 N/C.
2. Au point B :
Pour q1, la distance devient d + d/2 = 3 d/2 = (3/2) d = 1.5 fois plus grande.
Ainsi le champ de q1 en B devient (1.5)2 = 2.25 fois plus faible,
soit de 9/2.25 = 4 N/C.
Pour q2, la distance devient d/2 = 2 fois plus petite.
Ainsi le champ de q2 en B devient 22 = 4 fois plus fort,
soit de 4 x 9 = 36 N/C. Donc
la contribution de q1 en B est de 4 N/C, et
celle
de q2 en B est de 36N/C
Le champ total au point B vaut donc 36 + 4 = 40 N/C.
|
