Électrostatique : Concepts Fondamentaux et Applications

Chapitre 1 : Étudier l’électrostatique
1. Introduction
L’électrostatique est la branche de la physique qui étudie les charges électriques au repos.
Elle joue un rôle fondamental dans la compréhension des phénomènes électriques de
base, et constitue une introduction essentielle à l’étude de l’électricité générale. Ce
chapitre présente les notions fondamentales liées à l’électrostatique, notamment
l’électrisation, la loi de Coulomb, le champ électrique, le potentiel électrostatique et la
différence de potentiel.
2. Électrisation des corps
L’électrisation est le phénomène par lequel un corps acquiert une charge électrique. Elle
peut se produire par frottement, contact ou influence. Les électrons étant mobiles, un
excès ou un déficit d’électrons provoque une charge négative ou positive.
• Par frottement : déplacement d’électrons d’un corps vers un autre (ex. : règle plastique
sur cheveux).
• Par contact : transfert direct de charges d’un corps chargé à un autre.
• Par influence : redistribution des charges sans contact direct.
3. Loi de Coulomb
Formulée par Charles-Augustin de Coulomb, cette loi exprime la force électrostatique
entre deux charges ponctuelles :
F = k × (|q1 × q2|) / r²
où F est la force (en newtons), q1 et q2 les charges (en coulombs), r la distance entre les
charges (en mètres) et k la constante de Coulomb (k ≈ 8.988 × 10⁹ N·m²/C²).
La force est attractive si les charges sont de signes opposés, et répulsive si elles sont de
même signe.
4. Champ électrique
Le champ électrique E est défini comme la force électrique exercée sur une charge
positive placée en un point donné, divisée par la valeur de cette charge :
E = F / q
Le champ électrique s’exprime en volt par mètre (V/m) ou newton par coulomb (N/C).

Les lignes de champ électrique indiquent la direction et le sens du champ : elles partent
des charges positives et vont vers les charges négatives.
5. Potentiel électrostatique
Le potentiel électrostatique en un point est l’énergie potentielle électrique d’une charge
unitaire placée en ce point. Il est noté V et exprimé en volts (V).
V = k × q / r
Le potentiel est une grandeur scalaire qui permet de caractériser l’état énergétique d’un
point dans un champ électrique.
6. Différence de potentiel
La différence de potentiel (ou tension électrique) entre deux points est égale au travail
nécessaire pour déplacer une charge unitaire entre ces deux points dans le champ
électrique.
U = V_A - V_B
Elle se mesure en volts (V) et constitue la force motrice du courant électrique.
7. Applications pratiques
• Paratonnerres : principe de décharge des charges électriques dans l’atmosphère.
• Photocopieurs : utilisation de l’électrostatique pour fixer l’encre sur le papier.
• Filtres électrostatiques : captation de particules dans les cheminées industrielles.
8. Résumé
Ce chapitre a permis de poser les bases de l’électrostatique. Nous avons vu comment les
corps peuvent s’électriser, comment s’exerce la force entre deux charges grâce à la loi de
Coulomb, et comment se définit un champ électrique. Le potentiel électrostatique et la
différence de potentiel permettent de comprendre l’origine des tensions dans un circuit.
Ces notions sont fondamentales pour aborder l’étude du courant électrique et des circuits
plus complexes.