Étudier le champ électrostatique
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- Quiz et exercices
- Vidéos et podcasts
- Connaitre l’origine et l’expression d’un champ électrostatique.
- Faire le lien entre le signe de la charge électrique source et le sens du champ électrostatique.
- Connaitre l’expression de la force subie par une particule test en fonction du champ électrostatique.
- Utiliser l’expression vectorielle de la force électrostatique.
- Un corps qui porte une charge électrique crée un champ électrostatique en chaque point d’une zone d’espace autour de lui.
- Le champ électrostatique est
modélisé par un vecteur champ
électrostatique
. Sa valeur en un point
dépend de la charge électrique portée
par le corps et de la distance de ce point à la
charge source.
- Le champ électrostatique est dirigé vers la charge source si celle-ci est négative et se trouve dans le sens opposé si elle est positive.
- Cartographier un champ consiste à connaitre en chaque point d’une zone d’espace la direction, le sens et la valeur de ce champ.
- Expression du champ électrostatique
- Utiliser la loi de Coulomb
- Force
- Charge d’un électron
Un champ électrostatique a pour origine une distribution de charges électriques dans l’espace.
Par exemple, une particule qui possède une charge électrique et qui est placée en un point de l’espace crée autour d’elle une modification des propriétés physiques de l’espace. La particule chargée crée en effet un champ électrostatique en chaque point de l’espace.
Ce champ est modélisé par un vecteur champ
électrostatique noté 
.
La valeur de ce champ électrostatique, créé par une particule de charge q, en un point distant de d de la particule, a l’expression suivante.
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avec :
|
La valeur du champ électrique est toujours positive car il intervient dans son expression, la valeur absolue de la charge q : on ne prend pas en compte son signe.
Pour représenter le champ électrostatique, on représente ses lignes de champ vectoriel. Une ligne de champ vectoriel est une ligne qui est tangente en chacun de ses points au vecteur champ électrostatique. Elle est orientée dans le même sens que le champ et on l’indique à l’aide d’une flèche.
Les lignes de champ sont radiales, c’est-à-dire dirigées selon les rayons d’un cercle dont le centre est occupé par la particule source.
Lignes de champ pour une charge source positive (q > 0) ou négative (q < 0)
Dans le cas d’une particule chargée source, le champ électrostatique est radial. Ce champ pointe vers la particule source si celle–ci est négative et se trouve dans le sens opposé si la particule source porte une charge positive.
Champ pour une charge source positive (q > 0) ou négative (q < 0)
On considère deux plaques métalliques qui portent chacune une charge électrique opposée et séparée par une distance d. Il se forme entre ces deux armatures un champ électrostatique.
Le champ électrostatique a une direction perpendiculaire aux armatures et il est dirigé vers la plaque chargée négativement. Sa valeur est la même en tous points entre les plaques : c’est un champ électrostatique uniforme.
Les lignes de champ sont perpendiculaires aux plaques métalliques et sont orientées vers la plaque chargée négativement.
On considère une particule qui porte une
charge q’ placée dans un champ
électrostatique 
.
Celle-ci subit alors une force électrostatique,
qui est modélisée par un
vecteur 
et dont l’expression est la
suivante.
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avec :
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le vecteur
associé à la force subie par la
particule placée dans le champ
électrostatique
le vecteur
associé au champ électrostatique
Si la particule est chargée positivement (q’ > 0), la force et le champ ont même sens, tandis que si la particule est chargée négativement (q’ < 0), la force et le champ ont des sens opposés.
La valeur de cette force, pour une particule placée à une distance d de la charge source, a l’expression suivante.
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avec :
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