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LES CHAMPS

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Le champ électrostatique

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Sources

 

Les sources de champs électrostatique sont les entités chargées électriquement. C’est-à-dire qu’une charge positive dans l’espace crée un champ électrostatique tout comme les charges négatives. On a ici les lignes de champ créées par une charge positive et par une charge négative :

 

      

 

Les lignes de champ s’éloignent de la charge positive et les lignes de champ se rapprochent de la charge négative.

 

Détection

 

Pour détecter un champ électrostatique on utilise également des entités chargées électriquement. Une entité chargée électriquement dans un champ électrostatique subit une force et est déviée de sa trajectoire. Cette force est la force électrostatique notée $\overrightarrow{F},$ c’est un vecteur.

 

Notation et caractéristiques

 

On note le champ électrostatique $\overrightarrow{E},$ avec une flèche car c’est un champ vectoriel. Puisque c’est un champ vectoriel on le caractérise par une direction, un sens et une norme, valeur ou intensité. La direction du champ électrostatique est celle des lignes de champ mais aussi celle de la force que subit la particule chargée électriquement qui caractérise ce champ électrostatique.

On a la relation : $\overrightarrow{E} =\dfrac{\overrightarrow{F}}{q}$

$\overrightarrow{E}$ est le champ électrostatique, $\overrightarrow{F}$ est la force électrostatique ressentie par la particule chargée électriquement de charge $q$ exprimée en Coulomb.

La direction du champ et de la force ressentie par la particule est la même.

Pour le sens, cela dépend si la particule qui sert à détecter est chargée positivement ou négativement. Si la particule qui sert à détecter est chargée positivement et qu’on a une charge électrostatique dans le sens gauche vers la droite, le champ $\overrightarrow{E}$ va être dans le même sens. Si on a une particule chargée négativement, le champ $\overrightarrow{E}$ va être dans le sens inverse de la force ressentie.

Pour la norme ou valeur du champ électrostatique, on a : $E = \dfrac{F}{|q|}$, en valeur absolue puisqu’on a une valeur positive pour la norme. Au niveau des unités, une force est exprimée en $N,$ une charge en $C$ donc le champ sera exprimé en $N.C^{-1},$ on utilise aussi les unités $V.m^{-1}.$ Ces deux unités sont équivalentes.

 

Champ uniforme

 

Pour obtenir un champ uniforme, on utilise un condensateur plan

 

 

Le condensateur est un objet constitué de deux armatures reliées à une pile, un générateur. Ces deux armatures sont chargées différemment, on a une charge « - » du côté de la borne « - » et une charge « + » du côté de la borne « + ». Entre ces deux armatures, il y a un isolant et à l’intérieur du condensateur plan on a des lignes de champ qui sont des droites parallèles. On a un champ électrostatique uniforme. Si on a une charge positive à l’intérieur de ce champ électrostatique uniforme, avec le champ $\overrightarrow{E}$ vers le haut qui suit les lignes de champ, d’après la formule, la charge positive va subir une force électrostatique orientée dans le même sens que le champ, donc la charge positive va vers l’armature du condensateur chargée négativement. Si on place une charge négative dans le champ électrostatique créé par le condensateur plan, cette charge négative va dans le sens opposé à celui du champ électrostatique. La force électrostatique est dans le sens opposé au champ électrostatique et donc on a la charge négative qui va vers l’armature métallique chargée positivement du condensateur.

 

 

Par exemple sur cette photographie, on peut observer les lignes de champ électrostatique en plaçant un liquide isolant avec de petites graines.