électrostatique est le domaine de la physique qui englobe l'étude des charges électriques au repos. Toi phénomènesélectrostatique étudiés par ce domaine de connaissances résultent de la forcedansattraction et répulsion que les charges électriques s'exercent les unes sur les autres. Dans ce texte, nous parlerons de certaines des principales propriétés de l'électrostatique, telles que la charge électrique, électrification, force électrique, potentiel électrique, champ électrique et énergie potentielle électrique.
charge électrique
LES charge électrique est propriétéintrinsèque (propre) des particules fondamentales de la matière, comme les protons et les électrons, ainsi que les Pâtes. Les corps électriquement neutres ont la même quantité de charges électriques positif et négatif. L'unité de charge électrique dans le Système international d'unités C'est le Coulomb (Ç).
De plus, la charge électrique est une grandeur physique quantifié, c'est-à-dire qu'il a un valeurLe minimum, de sorte que non
c'est possible trouver des corps électrifiés avec un module de charge électrique inférieur à cette valeur, appelé charge fondamentale, généralement désigné par la lettre et.Les protons et les électrons ont exactement cette valeur de charge électrique, environ 1,6.10-19 Ç. Par conséquent, lorsqu'un corps est chargé électriquement, sa charge est un plusieursensemble donne chargerfondamental, puisque l'électrification a lieu à partir du une addition ou alors suppression dans électrons, depuis le protons sont liés au sein du noyauxatomique.
Sous-titre:
Q – Module de charge électrique (C – Coulombs)
non – Nombre d'électrons manquants ou en excès
et – Charge fondamentale (1.6.10-19 Ç)
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Carte mentale: électrostatique
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Électrification
Électrification chaque processus est-il capable de générer un différence saisir le nombre de chargespositif et négatif d'un corps. Lorsqu'un corps a le même nombre de charges positives et négatives, on dit qu'il est neutre; si ces nombres sont différents, on dit qu'il est électrifié.
Il existe essentiellement trois processus d'électrification: un électrification par contact, parfriction et par induction :
LES électrificationparcontact implique deux corps conducteurs, et au moins l'un d'entre eux doit être électriquementchargé. Lorsque les deux corps entrent en contact, leurs charges électriques se divisent jusqu'à ce que les deux soient sous le même potentiel électrique. A la fin du processus, les corps présents le même signe de charges.
LES électrification par friction implique la fourniture d'énergie à deux corps par le biais de la friction entre eux. Pendant le friction (friction), certains électrons sont arrachés à l'un des corps puis capturés par l'autre corps. Il est donc nécessaire de vérifier l'affinité de ces deux organismes dans ce type d'électrification en consultant le série triboélectrique.
LES électrificationparinduction se produit par approximationrelatif entre un corps chargé électriquement, appelé inducteur, et un corps conducteur, appelé le induit. La présence de l'inducteur génère une séparation des charges dans le corps induit, Appel de polarisation. À partir de cette séparation, l'armature est mise à la terre, faisant circuler ses charges à travers un fil de terre.
Tous les processus d'électrification se déroulent conformément aux Des principesdanspréservationdonnechargerélectrique et de la énergie, c'est à dire, avant et après électrification, le nombre de charges et la quantité d'énergie entre les charges doit être le même.
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force électrique
Deux corps chargés électriquement peuvent exercer une attraction ou une répulsion l'un sur l'autre en fonction de leur signal de charge. Corps avec des charges électriques de signes égaux se repoussent, et les corps dont les charges électriques ont signes opposéss'attirer les uns les autres.
La loi qui permet de calculer le module de la force électrique exercée entre deux charges est la loi de Coulomb, présentée par l'expression suivante :
Sous-titre:
F – Force électrique (N - Newtons)
k0 – Constante de vide électrostatique (k0 = 9,0.109 N.m²/C²)
quelle1,quelle2 – Charges électriques 1 et 2 (C – Coulombs)
ré – Distance entre les charges 1 et 2 (m)
Champ électrique
O champ électrique c'est une grandeur physique vecteur attribués aux charges électriques. Chaque charge électrique influence l'espace qui l'entoure en raison de son champ électrique. Nous pouvons donc comprendre le champ électrique comme l'influence que les charges électriques exercent sur leur environnement. L'unité de champ électrique dans le Système international d'unités est la NewtonparCoulomb (N/C) ou le Volt par mètre (V/m), car les deux sont des unités équivalents.
Voir un exemple :
Une position donnée dans l'espace a un champ électrique de 12,0 N/F généré par une charge électrique. Lorsqu'une charge électrique de 1.0C est placé dans cette position, il sera sollicité par une force électrique de module égal à 12,0 N. Si cette charge était 2.0C, elle subirait une force électrique de 24,0 N.
Le champ électrique généré par une charge électrique Q1 peut être calculé à l'aide de l'expression suivante :
Dans l'expression ci-dessus, la variable ré est la distance entre le point où vous voulez mesurer la force du champ électrique et la position de la charge électrique.
Potentiel électrique
O potentiel électrique c'est une grandeur physique montée entièrement représenté par son module et mesurer en Volts (V) dans le Système jeinternationaldans Ucravates. Cette grandeur mesure la la quantitédansénergie fourni par un champ électrique pour chaque Coulomb de cargaison.
Lorsqu'une particule se trouve dans une région de l'espace soumise à un potentiel électrique de 100.0V, il aura stocké 100,0 J avec lui (joules) d'énergie pour chaque 1,0 C de charge électrique qu'il présente. Si votre cargaison vient de 2.0C, elle aura une énergie de 200,0 J, En conséquence.
O potentielélectrique généré par une charge électrique du module Q1 peut être calculé à l'aide de l'expression suivante :
énergie potentielle électrique
Lorsque deuxou plus les charges électriques sont fixées à distance ré entre eux, ils stockent une forme d'énergie appelée énergie potentielle électrique. Si l'une de ces charges est libérée, cette énergie sera transformée en énergiecinétique, par example. Cette énergie est mesurée en joules dans le Système international d'unités.
Nous pouvons calculer l'énergie potentielle électrique entre les charges en utilisant l'expression suivante :
Formules électrostatiques
Consultez ici les principales formules utilisées dans l'étude de l'électrostatique.
→ Formule de charge électrique
Cette formule est utilisée pour calculer la quantité de charge électrique en excès ou manquante dans un corps. Il peut également être utilisé pour calculer le nombre d'électrons manquants ou en excès.
→ Formule du champ électrique
Il est utilisé pour déterminer la force d'un champ électrique produit par une charge électrique ponctuelle quelle1à une distance ré de cette charge :
→ Formule du potentiel électrique
Le potentiel électrique d'une distribution ponctuelle de charges peut être calculé à l'aide de la formule suivante :
→ Formule de la force électrique (loi de Coulomb)
La formule qui peut être utilisée pour calculer la force qu'une charge électrique quelle1 exerce sur une charge électrique quelle2, séparés par une distance d, est déterminé par la loi de Coulomb :
→ Formule de l'énergie potentielle électrique
On peut calculer le module d'énergie potentielle électrique entre deux charges quelle1 et quelle2, séparés par une distance ré, par la formule suivante :
Résumé
L'électrostatique est le domaine de la physique qui étudie les phénomènes produits par les charges électriques au repos ;
Chaque charge électrique influence l'espace qui l'entoure à travers une quantité physique vectorielle appelée champ électrique ;
Le champ électrique est une mesure de la force électrique exercée sur chaque unité de charge ;
Les lignes perpendiculaires aux lignes de champ électrique définissent l'amplitude du potentiel électrique produit par les charges électriques ;
L'énergie potentielle électrique entre deux charges est une quantité scalaire qui est donnée en Joules et mesure la quantité d'énergie associée à la répulsion et à l'attraction mutuelle entre les charges électriques ;
Le module de la force électrique entre deux charges électriques peut être déterminé à partir de la loi de Coulomb.
Exercice d'électrostatique résolu
Une charge électrique de 2,0 µC fixe et de taille négligeable génère, à une distance de 0,5 m, un champ électrique et un potentiel électrique respectivement égaux à :
Données: k0 = 9.109 N.m²/C².
a) 72,10-3 N/C et 3.6.103 V
b) 12.104 N/C et 36.105 V
c) 72,103 N/C et 54.103 V
d) 72,102 N/C et 3.6.104 V
e) 7.2.103 N/C et 3.6.10-3 V
Retour: La lettre B
Résolution:
Domaineélectrique et potentielélectrique ce sont des propriétés inhérentes à une seule charge électrique dans l'espace. Pour calculer le domaineélectrique de cette charge, on utilise l'équation suivante :
En prenant les données fournies par l'énoncé de l'exercice, nous devons :
Pour calculer le potentielélectrique produite par cette charge à la même distance (0,5 m), on utilise l'équation suivante :
En prenant les données renseignées dans la déclaration, nous avons la résolution suivante :
Par Rafael Hellerbrock
Master en Physique
