Généralités
Champ Électrostatique
Potentiel Électrostatique
Généralités
Champ créé par une charge ponctuelle
Potentiel créé par une charge ponctuelle
Force de Coulomb
Champ créé par une distribution
Potentiel créé par une distribution
 

1 - Généralités. Définitions.

  • L'atome, électriquement neutre, comporte un nombre égal de protons et d'électrons, ce qui lui confère une charge électrique nulle.
  • Si le nombre d'électrons du cortège gravitant autour du noyau est modifié, la charge globale de la structure (noyau + cortège d'électrons) devient non nulle. On a alors affaire à un ion, positif ou négatif selon le nombre d'électrons par rapport au nombre de protons présents dans le noyau.

Exemple de charges initialement créées sur une partie de la surface du corps.

* isolant (liaison covalente / ionique) : les atomes "retiennent" leurs électrons au voisinage des noyaux. Toute modification du cortège électronique (électrons arrachés ou captés) se traduit alors par une charge localisée au niveau de l'atome concerné.
* conducteur (liaison métallique) : la cohésion de l'ensemble des atomes correspond à la mise en commun d'électrons qui sont "rattachés à la collectivité" et non à des atomes particuliers. Ces électrons sont libres de se déplacer pourvu que le bilan total des charges soit constant. Ainsi, toute charge créée sur un matériau se répartit, dans le cas d'un conducteur, sur la surface.

 

2 - Force de Coulomb (Interaction entre deux charges ponctuelles dans le vide)

avec
  • portée par OO' est orientée dans le sens de O (attractive) si les deux charges sont de signe opposé, et vice versa.
  • | | proportionnelle à 1/r2 et aux charges q et q'.
  • Unités/constantes :
    • F' en mètre (m) ; q et q' en coulomb(C)
    • r en mètre (m)
    • k = 1/4peo = 9.109 SI dans le vide (Nm2C-2)
    • eo permittivité du vide (eo= 1/36p109 # 8,85.10-12 kg-1.m-3.A2.s4).

3 - Champ électrostatique

* champ en O' dû à la présence de la charge q en O (q > 0 sur le schéma).

* .

* vecteur unitaire de l'axe OO' ayant pour origine "la source" du champ (O).

* le champ créé en O' est dirigé dans le sens opposé à O si la charge q est positive, il fuit la charge positive ; et inversement si q est négative.

* Unités/constantes :

  • E en Vm-1 ; q en coulomb (C) ; r en mètre (m) ;
  • k = 1/4peo = 9.109 dans le vide (Nm2C-2).

* Toute charge (ici q' en O') placée dans un champ "ressent ce champ" et subit une force = q' (la force de Coulomb ci-dessus).
* "représente" la force s'exerçant sur la charge + 1C.

* On appelle lignes de champ des lignes tangentes en tout point au champ ; elles sont orientées dans le sens de.

* Enfin on appelle tubes de champ l'ensemble des lignes de champ s'appuyant sur un contour fermé donné.

4 - Potentiel électrostatique