Thème 1 : Les interactions dans l`univers Chapitre 1 : Interaction
publicité
Thème 1 : Les interactions dans l’univers Chapitre 1 : Interaction électrique Etude qualitative de l’interaction électrique Deux objets électrisés portant la même nature de charge se repoussent. Deux objets électrisés portant deux charges différentes s’attirent. Entre deux objets ponctuels (A) et (B), immobiles portant respectivement les charges électriques q(A) et q(B), s’établit une interaction électrique répulsive si les deux charges sont de même signes et attractive si les deux charges sont de signes contraires. Les éléments de l’interaction sont : FA/B : force exercée par la charge qA sur la charge qB. FB/A : force exercée par la charge qB sur la charge qA. qA.qB > 0 qA.qB < 0 FA/B = - FB/A Enoncé de la loi de Coulomb ⃗ 𝑨/𝑩 ǁ = ǁ𝑭 ⃗ 𝑨/𝑩 ǁ = 𝑲 ǁ𝑭 ǀ𝒒𝑨 ǀ. ǀ𝒒𝑩 ǀ 𝑨𝑩𝟐 • ǁ𝐹 ǁ en Newton (N) • qa et qb en Coulomb (C) • AB : La distance entre les deux objets en mètre (m) • K= 9.109 N.m2 C-2 1 La formule de la valeur de la force électrique indique que l’interaction est proportionnelle à la valeur de chacune des charges et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. L’expression vectorielle de la loi de Coulomb est : ⃗𝑭𝑨/𝑩 = 𝑲 𝒒𝑨 . 𝒒𝑩 𝒊 𝑨𝑩𝟐 Notion de champ électrique ⃗ On définit le vecteur champ électrique par ⃗𝑬 = 𝑭 𝒒 Les caractéristiques du vecteur ⃗𝑬 ⃗⃗ ǁ ǁ𝑭 ⃗⃗ ǁ = Valeur : ǁ𝑬 Direction : la même que celle de la force électrique. Sens : Si q < 0 : celui de la force électrique 𝐹 Si q > 0 : opposé à celui de la force électrique 𝐹 𝒒 , elle est exprimée en N.C-1 Champ électrique créé par une charge ponctuelle Une charge électrique Q positive, placée en un point A d’un espace, crée à son voisinage un champ électrique caractérisé en chaque point M par un vecteur champ électrique 𝐸⃗ (M) : ⃗ (𝑴) = 𝑲. 𝑬 𝑸 ⃗ 𝒖 𝑨𝑴𝟐 Si Q > 0, le vecteur champ électrique 𝐸⃗ est centrifuge. Si Q < 0, le vecteur champ électrique 𝐸⃗ est centripète. Le spectre de champ électrique est l’ensemble des lignes de champ électrique. 2 Champ électrique crée par deux charges ponctuelles Spectre électrique de deux charges de signes contraires Spectre électrique de deux charges de même signe Champ résultant Cas de deux champs colinéaires et de même sens ⃗ =𝑬 ⃗ A +𝑬 ⃗B Le vecteur résultant : 𝑬 ⃗ ǁ = ǁ𝑬 ⃗⃗ 𝑨ǁ + ǁ𝑬 ⃗ Bǁ La valeur du champ résultant : ǁ𝑬 Cas de deux champs colinéaires mais de sens contraires Le vecteur résultant : ⃗𝑬 = ⃗𝑬A + ⃗𝑬B ⃗ ǁ = ǁ𝑬 ⃗⃗ 𝑨ǁ - ǁ𝑬 ⃗ Bǁ La valeur du champ résultant : ǁ𝑬 Champ électrique uniforme Entre deux plaques parallèles rapprochées chargées l'une positivement l'autre négativement, les lignes de champ sont parallèles, perpendiculaires aux plaques, et partout de même densité, le champ électrique est dit uniforme. 3 ⃗⃗ ǁ = ǁ𝑬 𝑼P𝑵 𝒅 ⃗⃗ ǁ exprimée en (Vm-1) ǁ𝑬 UPN : la différence de potentiel entre les armatures, exprimée en volt (V) d : la distance entre les armatures, exprimée en mètre (m) 4
