CoursTerminale7 min de lecture
Le champ électrique
Charges, lignes de champ et loi de Coulomb
§1.Une charge modifie l'espace autour d'elle
Toute charge électrique crée autour d'elle un champ électrique : une zone d'influence où une autre charge ressentira une force, sans contact. Une charge positive « pousse » les autres charges positives et attire les négatives ; une charge négative fait l'inverse.
Le champ électrique E en un point décrit cette influence : c'est un vecteur, avec une direction, un sens et une intensité. Si on place une petite charge test q en ce point, elle subit la force F = q·E. Le champ existe même sans charge test : il est porté par l'espace lui-même.
§2.Visualiser le champ : les lignes de champ
- Définition
- Les lignes de champ sont tangentes en chaque point au vecteur E. Elles partent des charges positives (sources) et arrivent sur les charges négatives (puits).
- Exemple. Autour d'une charge + isolée, les lignes pointent radialement vers l'extérieur, comme les rayons d'un soleil.
- Densité = intensité
- Plus les lignes sont serrées, plus le champ est intense. Près d'une charge, les lignes convergent : le champ y est fort.
- Exemple. Entre les deux armatures d'un condensateur plan, les lignes sont parallèles et régulièrement espacées : le champ y est uniforme.
- Elles ne se croisent jamais
- En un point, le champ a une direction unique. Deux lignes qui se croiseraient impliqueraient deux directions au même endroit — impossible.
§3.Champ créé par une charge ponctuelle
L'intensité du champ électrique décroît comme l'inverse du carré de la distance à la charge source.
Variables
- Intensité du champ électrique- V/m (ou N/C)
- Constante de Coulomb- 9×10⁹ N·m²/C²
- Charge source- C (coulomb)
- Distance à la charge- m
- -Doubler la distance → le champ est divisé par 4 (= 2²).
- -La force entre deux charges suit la loi de Coulomb : F = k·|Q·q| / r², même décroissance en 1/r².
- -Le champ se mesure en V/m : 1 V/m = 1 N/C. L'air « claque » (étincelle) au-delà de ~3×10⁶ V/m.
À retenir
- Une charge crée un champ électrique E dans tout l'espace : un vecteur (direction, sens, intensité).
- Une charge q placée dans le champ subit la force F = q·E (même sens si q>0, opposé si q<0).
- Lignes de champ : sortent du +, entrent dans le −, ne se croisent jamais, densité = intensité.
- Champ d'une charge ponctuelle : E = k|Q|/r², décroît en 1/r² (comme la force de Coulomb).
- Entre les armatures d'un condensateur plan, le champ est uniforme.