Le champ électrique

Électricité et magnétisme
(203-NYB)
Chapitre 2: Le champ électrique

2.1 Le champ électrique
•On dit qu'une charge électrique crée un champ électrique
dans l'espace qui l'entoure. Une deuxième particule
chargée ne va pas interagir directement avec la première,
mais plutôt réagir au champ dans lequel elle se trouve.
• En tout point de l’espace, le vecteur champ électrique Eest
défini comme étant la force par unité de charge placé en ce
point.
•L'unité SI de champ électrique est le newton par coulomb
(N/C).
•Le champ Eest orienté dans le même sens que la force FE
agissant sur une charge d'essai positive.
•Si la charge q est positive, la force électrique agissant sur
elle est orientée dans le même sens que le vecteur champ ;
si la charge q est négative, la force agissant sur elle est
orientée dans le sens opposé au vecteur champ.
EE
ess
F
E F qE
q
2
2
qQ
k
FQ
r
Ek
q q r
Charge ponctuelle

2.2 Les lignes du champ électrique
•Les lignes de champ électrique vont toujours
des charges positives vers les charges
négatives : les chargcs positives «émettent »
des lignes de champ et les chargcs négatives
«absorbent » des lignes de champ.
•Le nombre de lignes qui partent d'une charge
ou qui se dirigent vers elle est proportionnel à
la grandeur de la charge.
•La direction du champ en un point est
tangente à la ligne de champ
•L'intensité du champ est proportionnelle à la
densité des lignes de champ, c'est-à-dire au
nombre de lignes traversant une surface
unitaire normale au champ.
•Les lignes de champ ne se coupent jamais:
sinon, à l'endroit où elles se couperaient, le
champ aurait deux directions différentes!

2.3 Le champ électrique
et les conducteurs
Le champ électrique résultant à l’intérieur d’un conducteur est nul
(Un champ non nul produirait un déplacement de charges qui
aurait pour effet de l’annuler). Une cage de Faraday est une cavité
dans un conducteur où E = 0.
Le champ électrique extérieur à proximité d’un conducteur est
perpendiculaire à la surface du conducteur (la composante parallèle
du champ doit être nulle sinon elle produirait un déplacement de
charges)
La charge portée par un conducteur se répartit uniquement sur sa
surface extérieure (sinon il y aurait un champ interne).
Trois propriétés des conducteurs à l’équilibre électrostatique:

2.4 Les charges en mouvement dans
un champ électrique uniforme
Tube a rayons cathodiques
Canon à électrons
Dans le tube a rayons cathodiques, les
électrons subissent une accélération en « y »
mais pas en « x » (similaire au mouvement
balistique)
Un électron dans un champ électrique uniforme
E subit une accélération constante a = eE/m