LA force électrique est la force qui se produit lorsque deux charges électriques interagissent avec les champs électriques de l'autre. Nous calculons son intensité à l'aide de la La loi de coulomb.
Sa direction est selon la ligne imaginaire joignant les charges, et sa direction varie selon les signes des charges électriques. Donc quand \(q\geq0\), la direction entre les forces est attractive. Mais quand \(q<0\), la direction entre les forces est répulsive.
La loi de Coulomb, en plus d'être utilisée dans le calcul de la force, relie cette force électrostatique au carré de la distance entre les charges et l'environnement dans lequel elles sont insérées. Le travail de la force électrique peut être trouvé par la quantité d'énergie que le Charge électrique besoin de se rendre d'un endroit à un autre, quel que soit l'itinéraire choisi.
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Résumé de la puissance électrique
La force électrique traite de l'interaction entre les charges électriques.
La direction de la force électrique est la même que la ligne imaginaire reliant les charges électriques. attractive ou répulsive selon les signes des charges, et son intensité est calculée par la loi de Coulomb.
La loi de Coulomb associe l'amplitude de la force électrique à la distance entre deux charges électriques.
Les charges électriques de signes similaires s'attirent. Les charges de signes opposés se repoussent.
Le travail peut être calculé par « l'effort » que fait une charge électrique pour se déplacer d'un point à un autre.
Qu'est-ce que et quelle est l'origine de la force électrique ?
La force électrostatique, communément appelée force électrique, fait partie des quatre interactions fondamentales de l'univers, ainsi que les forces nucléaires fortes, nucléaires faibles et gravitationnelles. Il apparaît chaque fois qu'il y a un champ électrique avec une charge électrique à l'intérieur.
L'orientation de la force électrique est la suivante :
Direction: parallèle à la ligne imaginaire reliant les charges électriques.
Sens: attractif si les charges sont de même signe ou répulsif si les charges sont de signes opposés.
Intensité: calculé par la loi de Coulomb.
La loi de coulomb
La loi de Coulomb est le principe physique responsable de l'association entre la force électrostatique et la distance entre deux charges électriques immergées dans le même milieu. Il a été développé par Charles-Augustin de Coulomb (1736‒1806) en 1785.
Il y a un relation de proportionnalité entre la force et les charges, mais la force est inversement proportionnelle au carré de la distance, c'est-à-dire que si on double la distance, la force diminue \(\frac{1}{4}\) de sa valeur d'origine.
\(\vec{F}\propto\gauche| Q_1\droite|\ e\gauche| Q_2\droite|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
Il convient de mentionner l'importance que le signe des charges électriques a dans la détermination de la direction de la force agissant entre eux, attractif pour les charges de signes opposés et répulsif lorsque les charges sont de signes opposés. équivaut à.
La formule de la loi de Coulomb est représentée par :
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) est la force d'interaction entre les particules électriquement chargées, mesurée en Newton [N].
\(\gauche| Q_1\droite|\) et \(\gauche| Q_2\droite|\) sont les modules de charge des particules, mesurés en Coulomb \([Ç]\).
ré est la distance entre les charges, mesurée en mètres [m].
k est la constante électrostatique du milieu, mesurée en \({\gauche (N\puce m\droite)^2/C}^2\).
Observation: La constante électrostatique change en fonction de l'environnement dans lequel se trouvent les charges.
→ Cours vidéo sur la loi de Coulomb
travail de force électrique
Le travail est l'application d'une force pour un déplacement, et peu importe le chemin emprunté, tant qu'ils partent du même point vers le même endroit.
Compte tenu de cela, le travail de force électriquedépend de la force appliquée à une charge électrique pour franchir la distance entre le point 1 et le point 2, comme indiqué sur l'image.
Nous calculons le travail en utilisant la formule:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
O c'est du travail, mesuré en joules \([J]\).
ré est la distance déplacée, mesurée en mètres \([m]\).
θ est l'angle entre \(\vec{F}e\ d,\), mesuré en degrés.
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Force électrique et champ électrique
LA champ électrique se produit au voisinage d'une charge électrique ou d'une surface électrifiée, étant une propriété intrinsèque des charges. LA La force électrique se produit lorsqu'il y a interaction entre les champs électriques d'au moins deux charges électriques, comme indiqué sur l'image.
Concernant l'orientation du champ électrique par rapport à la force électrique :
Direction: identique à la force électrique, c'est-à-dire parallèle à la ligne joignant les charges électriques.
Sens: le même de la force si \(q\geq0\), mais opposé à la force si \(q<0\).
Intensité: calculé par la formule du champ électrique ou par la formule qui relie la force électrique et le champ électrique, décrite ci-dessous :
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
q est la charge électrique, mesurée en coulombs \([Ç]\).
\(\vec{E}\) est le champ électrique, mesuré en \([NC]\).
→ Cours vidéo sur le champ électrique
Exercices résolus sur la force électrique
question 1
(Mack-SP) Une charge électrique ponctuelle avec \(q=4.0\ \mu C\), placé en un point P du vide, est soumis à une force électrique de grandeur \(1.2\ N\). Le champ électrique à ce point P a une amplitude :
Le) \(3.0\puce{10}^5\ N/C\)
B) \(2.4\puce{10}^5\ N/C\)
ç) \(1,2\puce{10}^5\ N/C\)
ré) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
et) \(4.8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
Résolution:
Variante A
Comme dans l'énoncé la valeur de la force est fournie et le champ est demandé, on peut utiliser le formulaire qui relie à la fois :
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\left|4,0\ \mu\right|\bullet\vec{E}\)
Se souvenir que \(\mu={10}^{-6}\), on a:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0.3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
question 2
Il y a une charge électrique de \(2.4\puce{10}^{-4}\C\) dans un champ électrique de \(6\puce{10}^4\N/C\) qui se déplace de 50 cm parallèlement à l'axe du champ. Quel travail fait la charge ?
Le)\(W=-7.2\ J\)
B)\(W=14.4\bullet{10}^{-2}\ J\)
ç)\(W=7.2\bullet{10}^{-2}\ J\)
ré)\(W=14.4\ J\)
et) \(W=7.2\ J\)
Résolution:
Variante E
En utilisant la formule qui relie le travail et la force électrique :
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Puisque la force électrique n'a pas été donnée, nous pouvons faire le calcul en utilisant le champ électrique et la charge. En se rappelant que puisque la charge est positive, sa force et son champ sont dans la même direction, donc l'angle entre la force et la distance déplacée est de 0° :
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14.4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(W=14.4\bullet0.5\)
\(W=7.2\ J\)
Par Pâmella Raphaella Melo
Professeur de physique