Ce qu`il faut retenir : Les champs I) Notion de

Ce qu’il faut retenir : Les champs
I) Notion de champ.
Un champ est une région de l’espace dont les propriétés sont modifiées par la présence d’un corps.
Ex : un feu de camp modifie la température de l’air autour de lui : il crée autour de lui un champ de température.
M1 . . M2
Ce champ est mesurable aux différents points Mi : un thermomètre placé en M2 y mesure une température plus élevée
qu’en M1 : le champ est plus intense près du corps qui le crée.
II) Le champ électrostatique E.
1°) Définition.
Tout corps chargé électriquement (ex : ion, noyau …) modifie les propriétés de l’espace qui l’entoure en y créant un
champ électrostatique E. Ce champ est un champ vectoriel car il est caractérisé par une direction, un sens et une norme.
Région champ E
Un corps chargé (charge-source) crée autour de lui un champ électrostatique
2°) Mise en évidence du champ électrostatique.
Un autre corps chargé (appelé charge-test), placé en un point M de cette région champ le met en évidence par la force
électrostatique F qu’il subit.
3°) Force électrostatique.
a) Loi de Coulomb : 2 corps ponctuels A et B, de charge respective qA et qB, distants de dAB, exercent l’un sur l’autre une
force électrostatique telle que :
qA x qB
FA/B = FB/A = 9,0.109
dAB²
+
q0>0
+ F
q0>0 . M
q<0
charge des 2 corps (en coulomb C) en
valeur absolue
distance entre les 2 corps (m)
Force électrostatique (N)

b) Caractéristiques du veteur force électrostatique :
point d’application : point où s’exerce la force
direction : droite qui joint les 2 corps chargés
sens : celui d’une attraction (si corps chargés de signes opposés) ou d’une répulsion (si corps chargés de même signe)
norme : valeur de la force selon la loi de Coulomb
Exercice n°1 :
Justifier le dessin de la force électrostatique dans le cas vu au II) 2°).
Exercice n°2 :
a) Calculer la force électrostatique qu’exerce l’ion sodium Na+ sur l’ion chlorure Cl- distants de d = 0,28nm, les 2 ions
étant supposés ponctuels.
b) Faire un schéma de la situation et tracer le vecteur force correspondant (échelle 1cm pour 10-9N)
3°) Relation entre force électrostatique et champ électrostatique.
Force électrostatique et champ électrostatique sont liés par la relation vectorielle :
F = q E avec E, le champ créé par la charge-source ; F : la force exercée par la charge source sur la
charge-test ; et q : la charge de la charge-test
4°) Caractéristiques du vecteur champ électrostatique.
point d’application : point où est créé le champ (là où est situé la charge-test)
direction : la même que celle de F
sens : celui de F si q>0 ; le sens inverse de F si q<0
norme : E = 
 N
N.C-1 C
Exercice n°3 :
a) Compléter le schéma du II)2°) en y dessinant le vecteur champ électrostatique en M.
b) Dessiner ce vecteur champ dans le cas où la charge-test est positive.
Exercice n°4 :
Reprendre l’exercice n°2 et dessiner le vecteur champ électrostatique créé par l’ion sodium.
5°) Application au condensateur plan.
Un condensateur plan est constitué de 2 plaques métalliques, planes, parallèles, distantes de d. Une tension électrique
U est appliquée aux bornes de ces plaques les chargeant l’une positivement, l’autre négativement.
Entre ces 2 plaques, il règne un champ électrostatique E, uniforme, de direction perpendiculaire aux plaques et orienté
de la plaque positive vers la plaque négative. + -
+ E -
+
q0>0 . M
q<0

La norme du champ électrostatique dans un condensateur plan est E = 
 avec U en volt, d en mètre et E en V.m-1
Les lignes de champ électrostatique, dans le cas du condensateur plan, sont des droites parallèles entre elles et
perpendiculaires aux plaques, orientées comme le vecteur champ E.
+ -
+ -
III) Le champ magnétique B.
Le champ magnétique est une région de l’espace dont les propriétés sont modifiées par la présence d’un aimant, de la
Terre, ou d’un conducteur parcouru par un courant.
C’est un champ vectoriel qui est détecté par une aiguille aimantée de boussole.
Les caractéristiques du vecteur champ magnétique sont :
point d’application : point de l’espace où est créé le champ magnétique
direction : celle prise par l’aiguille aimantée d’une boussole qui le détecte
sens : le sens sud-nord de l’aiguille aimantée
norme : B mesuré en tesla (T) avec un teslamètre.
Le spectre magnétique est l’ensemble des lignes de champ magnétique.
Les lignes de champ magnétique, tangentes en chacun de leur point au vecteur B, sont orientées comme B. Elles
entrent par le pôle sud d’un aimant.
Aimant droit aimant en U
IV) Le champ gravitationnel G.
1°) Définition.
Tout corps massique (appelé corps-source de masse m0) modifie les propriétés de l’espace qui l’entoure en y créant un
champ gravitationnel G. Ce champ est un champ vectoriel.
Région champ G
B
entre les branches d’un aimant en U, le champ
magnétique est uniforme et les lignes de champ sont
des droites parallèles entre elles.
+
m0

2°) Mise en évidence du champ gravitationnel.
Un autre corps massique (appelé corps-test, de masse m), placé en un point K de cette région champ le met en évidence
par la force gravitationnelle F qu’il subit.
3°) Force gravitationnelle.
a) Loi de Newton :
2 corps ponctuels A et B, de masse respective mA et mB, distants de dAB, exercent l’un sur l’autre une force
gravitationnelle telle que :
mA x mB masse des 2 corps (kg)
FA/B = FB/A = G
dAB² distance entre les 2 corps (m)
constante de gravitation universelle (G = 6,67.10-11 uSI)
b) Caractéristiques du veteur force gravitationnelle :
point d’application : point où s’exerce la force
direction : droite qui joint les 2 corps massiques
sens : celui d’une attraction
norme : valeur de la force selon la loi de Newton
3°) Relation entre force gravitationnelle et champ gravitationnel.
Force gravitationnelle et champ gravitationnel sont liés par la relation vectorielle :
F = m G avec G, le champ créé par le corps-source ; F : la force exercée par le corps-source sur le
corps-test ; et m : la masse du corps-test
4°) Caractéristiques du vecteur champ gravitationnel.
point d’application : point où est créé le champ (là où est situé le corps-test)
direction : la même que celle de F
sens : celui de F
norme : G = 
 N
N.kg-1 kg
Exercice n°5 :
Reprendre le dessin du IV)2°) et le compléter en traçant le vecteur champ gravitationnel.
5°) Le champ gravitationnel terrestre.
C’est le champ gravitationnel créé par la Terre.
+ F
m0 . K
m
Force gravitationnelle (N)

V) Le champ de pesanteur terrestre g.
En première approximation, on peut définir le champ de pesanteur terrestre comme étant le champ gravitationnel créé
par la Terre en un point de sa surface.
MT
On peut alors écrire que g = G , avec MT : la masse de la Terre (kg) et RT : le rayon de la Terre (m).
RT²
A la surface de la Terre (ou à son voisinage proche), le champ de pesanteur est uniforme. On parle de champ de
pesanteur local.
- direction : la verticale
- sens : vers le bas
- norme : g ≈ 9,8N.kg -1
Le champ de pesanteur est lié au poids sur Terre d’un objet de masse m par la relation : P = mg avec P en N, m en kg et
g en N.kg -1.
g g
P
P : (pt d’application : G, le centre de gravité de l’objet, direction : verticale comme g, sens : vers le bas)