Champ électrique : Définition, calcul en ligne, propriétés et exemple de calcul
Calculateur du champ électrique
Un champ (électrique ou magnétique) est une distribution spatiale d’un scalaire ou vecteur. C’est une façon de caractériser l’effet d’une charge sur l’espace environnant.
Définition du champ électrique
Un champ électrique est une région de l’espace où une charge électrique est soumise à une force électrique.
Conséquences :
- Pour contrôler s’il règne un champ électrique dans une région, on y place une petite charge témoin, et on examine si elle est soumise à une force électrique ou non.
- Le pendule électrostatique chargé peut servir de charge témoin.
- À proximité d’un corps chargé règne un champ électrique. Tout corps chargé est donc source d’un champ électrique.
Exemples des champs électriques
- Les électrodes fortement chargées d’une machine de Whimshurst créent un puissant champ électrique entre elles.
- La cloche d’un générateur de Van der Graaf crée un puissant champ électrique autour d’elle.
- Les corps neutres ne créent pas de champ électrique.
- Dans les atomes, chaque électron se déplace dans le champ électrique créé par le noyau électrique et par les autres électrons.
- Dans un fil conducteur connecté aux pôles d’un générateur de tension règne un champ électrique, responsable des forces électriques qui propulsent les électrons et créent ainsi le courant électrique dans le fil.
Unité du champ électrique
Le champ électrique est une grandeur vectorielle. L’unité SI de champ électrique est le newton par coulomb (N/C)
Comment calculer le champ électrique?
Comment calculer le champ électrique
On considère une charge ponctuelle q immobile placée à l’origine O d’un repère galiléen.
La charge q située en O crée en tout point M de l’espace distinct de O un champ électrique :
\overrightarrow{E(M)}=\frac{1}{4\pi \varepsilon }\frac{q}{r^{2}}\overrightarrow{u_{r}}Avec :
- E : l’intensité du champ électrique en newton par coulomb (N/C)
- ε: la permittivité du milieu en farads par mètre (F/m)
- q : la charge de la particule en coulomb (C)
- r : la distance par rapport à la particule chargée en mètre (m)
Remarques
On distingue rigoureusement entre charge source d’un champ électrique et charge témoin.
- La charge témoin ne sert qu’à contrôler s’il règne ou non un champ électrique.
- La charge source crée le champ électrique. Dans ce champ peuvent se trouver une ou plusieurs charges témoin soumises à des forces électriques exercées par la charge source.
- La charge témoin crée bien sûr aussi un champ électrique. Comme elle est faible, son champ est négligé de sorte que sa présence ne modifie pas le champ de la charge source.
- Le champ créé par une charge source existe même en absence de la charge témoin qui l’a mis en évidence.
