Les charges électriques et les champs électriques

Les charges électriques et les
champs électriques
7.4 Le potentiel électrique
Regardons la gravité…
• La force gravitationnelle est:
• L’énergie potentielle gravitationnelle est:
Gm
• Mais puisque g  2 et la force gravitationnelle
r
est toujours attractive, on pourrait écrire
l’énergie potentielle gravitationnelle de la façon
suivante:
• À condition d’attribuer la valeur Eg = 0 J lorsque
la distance est infinie.
Regardons les charges…
• La force électrique est:
• Par raisonnement semblable avec la gravité,
l’énergie potentielle électrique est:
Énergie potentielle électrique
kq1q2
Ee 
r
Énergie potentielle électrique emmagasinée dans un
système de deux charges, q1 et q2, séparées d’une
distance r.
Énergie potentielle électrique
kq1q2
Ee 
Figure 2, page 350
r
Si Ee> 0, les charges sont
de même signe et il y a
répulsion
Si Ee < 0, les charges sont
de signes opposés et il y a
attraction
Ee est un scalaire
Exemple
Soit deux charges de 3 µC et -3 µC à 1,0 m l’une de l’autre.
Combien d’énergie potentielle électrique est emmagasinée
dans ce système?
Si on éloigne les charges à 2,0 m l’une de l’autre, qu’arrivet-il à l’énergie potentielle électrique du système?
Analogie du ressort
Potentiel électrique, V
Le potentiel électrique, V, représente le travail
(énergie, J) nécessaire pour déplacer une charge
unitaire positive (q2 = +1C) depuis un point
situé infiniment loin d’une charge quelconque,
q1, jusqu’à un point précis dans le champ
électrique de cette charge.
Le potentiel électrique, V, est une propriété du
champ électrique crée par une charge q1.
Potentiel électrique
Ee kq1
V

q2
r
Les unités du potentiel électrique sont J/C
qui sont remplacés par le volt, V.
Potentiel d’une charge ponctuelle
Équipotentielles et lignes de champ d’une charge ponctuelle
Équipotentielles et lignes de champ
(pour plusieurs charges)
Exemple
Quel est le potentiel électrique à 70 pm d’un
noyau d’un atome de carbone?
(1 pm = 1 x 10-12 m)
Énergie potentielle électrique
Potentiel électrique
• Scalaire (positif ou négatif)
• Scalaire (positif ou négatif)
• Mesurée en joules (J)
• Mesurée en volt (V)
• Énergie totale
• Énergie par coulomb
• Énergie emmagasinée entre 2
charges
• Propriété du champ électrique
(1 charge)
• 2 charges ou plus,
obligatoirement
• 1 charge ou plus
Différence de potentiel électrique, DV
• Lorsqu’on se déplace dans un champ électrique,
on s’intéresse à la différence de potentiel
électrique plutôt que la valeur du potentiel
absolu des deux points.
• Déplacer une charge à l’intérieur d’un champ
électrique requiert de l’énergie (un travail), DEe
De la première équation, on peut
arriver à la deuxième
Ee
V
q2
DEe  q2 DV
Exemple
• Quel travail doit-on effectuer afin de déplacer un
électron qui se trouve initialement à 70 pm d’un
noyau de carbone à une distance de 80 pm?