I/ RAPPELS ELECTROSTATIQUES :
L’électrostatique est l’étude des charges immobiles. L’électrisation d’un corps apparait comme un transfert d’électrons. Un corps chargé négativement a un excès d’électrons alors qu’un corps chargé positivement a un défaut d’électrons. Deux corps chargés d’électricité de même signe se repoussent et deux corps chargés d’électricité de signe contraire s’attirent.
II/ FORCE ELECTROSTATIQUE :
II-1/ MISE EN EVIDENCE :
Considérons un pendule électrostatique constitué d’un fil isolant auquel est attachée une petite boule électriquement neutre. Approchons un bâton d’ébonite chargé négativement.
II-1-1/ OBSERVATIONS :
On constate que la boule vient se coller au bâton d’ébonite puis elle est repoussée par ce dernier.
II-1-2/ INTERPRETATION :
Le bâton d’ébonite porte des charges électriques négatives, par contact il en cède une partie à la boule du pendule qui est aussitôt repoussée. Les charges de la boule sont soumises à une force d’origine électrique exercée par les charges portées par le bâton d’ébonite.
II-2/ INTERACTION ENTRE LES CHARGES : LOI DE COULOMB :
II-2-1/ INTERACTION ENTRE LES CHARGES :
Considérons deux charges q1 et q2 placées à une distance d l’une de l’autre.
► Si les deux charges ont même signe alors elles s’exercent simultanément des forces électrostatiques répulsives.
► Si les deux charges sont de signe contraire alors elles s’exercent simultanément des forces électrostatiques attractives.
II-2-2/ ENONCE DE LA LOI DE COULOMB :
Dans le vide, deux charges électriques ponctuelles Q et q placées à une distance d l’une de l’autre s’exercent simultanément des forces électrostatiques dont leur intensité commune est proportionnelle au produit de leurs charges en valeur absolu et inversement proportionnelle au carré de la distances qui les sépare.
III/ CHAMP ELECTROSTATIQUE :
III-1/ NOTION DE CHAMP ELECTROSTATIQUE :
III-1-1/ MISE EN EVIDENCE DU CHAMP ELECTROSTATIQUE :
Considérons un pendule électrostatique où la boule est chargée positivement. Approchons un bâton d’ébonite chargé négativement.
III-1-2/ OBSERVATIONS :
En l’absence de bâton d’ébonite le pendule électrostatique reste vertical. Mais lorsqu’on approche le bâton d’ébonite chargé négativement, le pendule électrique dévie d’un angle α, la boule est soumise à une force électrique.
III-1-3/ INTERPRETATION :
La présence du bâton d’ébonite à modifier les propriétés physiques de l’espace dans laquelle se trouve le pendule électrostatique ou électrique.
Les physiciens décrivent cette propriété physique d’une région de l’espace par la notion de champ électrique.
III-2/ DEFINITION :
Un champ électrique est une région de l’espace dans laquelle toute particule électrique est soumise à une force électrostatique.
III-3/ VECTEUR CHAMP ELECTROSTATIQUE :
Considérons une charge ponctuelle Q placée en un point M de l’espace. Plaçons au voisinage de celle-ci en un point O une charge ponctuelle q.
On constate que :
III-4/ CARACTERISTIQUES DU VECTEUR CHAMP ELECTRIQUE CREE PAR Q EN UN POINT O :
► Point d’application : point considéré
► Direction : droite reliant la charge et le point où le champ électrique est crée
►Sens :
III-5/ VECTEUR CHAMP ELECTRIQUE CREE PAR PLUSIEURS CHARGES : VECTEUR CHAMP RESULTANT :
Le vecteur champ résultant crée par plusieurs charges en un point de l’espace est égale à la somme vectorielle des vecteurs champs crées par chaque charges à ce point. Pour n charges on a :
III-6/ LIGNE DE CHAMP ELECTROSTATIQUE :
On appelle ligne de champ toute courbe tangente au vecteur champ électrostatique en tout point.
L’ensemble des lignes de champ constitue le spectre du champ électrostatique.
IV/ CHAMP ELECTRIQUE UNIFORME :
Considérons deux plaques métalliques P1et P2 planes, parallèles telle que P1 est chargée positivement et P2 est chargée négativement.
Entre les deux plaques les lignes de champs électriques sont parallèles, perpendiculaires aux deux plaques et de même sens : on dit que le champ électrique est uniforme (constant) entre les deux plaques c’est à dire en tout point de cette région entre les deux plaques le champ électrique conserve le même sens et la même intensité.
NB: le champ électrique est toujours orienté vers les potentiels décroissant c’est-à-dire de la plaque positive vers la plaque négative.
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