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ELECTROSTATIQUE. Frottons les tiges avec un tissu en laine… La charge électrique est une propriété dun corps frotté qui lui permet dattirer ou de repousser.

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1 ELECTROSTATIQUE

2 Frottons les tiges avec un tissu en laine… La charge électrique est une propriété dun corps frotté qui lui permet dattirer ou de repousser dautres corps Charge électrique Tige d origine résineuseTige d origine vitreuse La convention de Franklin - + Franklin choisit arbitrairement dutiliser le terme « positif » avec le type de charge acquis par une tige de verre frottée avec de laine, et « négatif » avec celui acquis par une tige en ambre frottée avec le même tissu. Attraction des tiges différentes Répulsion des tiges identiques

3 Méthodes délectrisation par frottement (Machine de Winshurt) par contact par influence par compression = piézoélectricité par chauffage = pyroélectricité

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5 Mesures de la charge électrique Electroscope Mesure de la tension aux bornes d un condensateur Mesure de la déviation d un galvanoscope balistique q Mesure q la force de Coulomb Charge Q Le spot revient le plus rapidement à sa position de repos sans la dépasser (rég. oscillatoire - rég. apériodique)

6 Expérience de Millikan (Nobel 1923) (voir Chap.2 Applications…)Chap.2 Applications Il s'agit de l'expérience de la goutte d'huile de Millikan Cette expérience permet la quantification de la charge électrique. Il établit entre deux plaques parallèles horizontales un champ électrique E vertical qui pouvait être coupé ou établi. La plaque supérieure possédait un orifice en son centre à travers lequel pouvaient passer des gouttes dhuile produites par un atomiseur. Les gouttes se chargeaient par frottement au passage de la buse de latomiseur.

7 Quantification de la charge électrique Toute charge électrique Q est un multiple de la charge élémentaire e = 1, C Q = n.e Discontinuité de la charge (électrolyse - Faraday 1833) Système discret Lors d une électrolyse, les quantités de matière décomposées et libérées à chacune des électrodes sont proportionnelles à la quantité d électricité q qui a traversé l électrolyte Distribution de charges q1q1 q2q2 q3q3 q4q4 Système continu S V la charge électrique totale dun système isolé reste constante Les quarks possèdent des charges e/3 et 2e/3. Ces charges napparaissent cependant pas comme des charges libres.

8 Matière Isolants (diélectriques) Conducteurs (Métaux) Absence de charges libres de se déplacer. Déplacement de charge au niveau atomique ou moléculaire sous l effet d un champ électrique extérieur. Résistance électrique grande Existence de charges libres Résistance électrique faible

9 Loi de Coulomb Mesure faite à partir dune balance de torsion en 1784 q1q1 q2q2 u 1,2 r q1q1 q2q2 r q 1 et q 2 de signes différents q 1 et q 2 même signes > 0< 0 Loi définissant la charge électrique Force exercée par la charge 1 sur la charge 2

10 Commentaires Dans un milieu diélectrique, remplacer 0 par = r. avec r permittivité relative nombre sans dimension r (eau) = 81 r u 1,2 q1q1 q2q2 q 1 et q 2 sont des charges ponctuelles La loi de coulomb sapplique à des charges immobiles Elle reste valable pour des vitesses petites devant la vitesse de la lumière 0 : permittivité électrique du vide

11 Champ électrostatique Une charge électrique q 1 (source) modifie les propriétés électriques de lespace environnant. On dit que la charge q 1 (source) crée un champ électrique Si lon place une charge électrique q 2 (test) au voisinage, cette charge est soumise à une force (de Coulomb) telle que

12 Définition Le champ électrostatique créé par une charge q 1 (source) en un point M à la distance r de la charge est le quotient de la force à laquelle est soumise une charge q (test) placée en M par la valeur de cette charge Unités N.C -1 ou V.m -1 r urur q1q1 M direction radiale sens intensité source du champ distance source point « centrifuge » « centripète » Sources de champ électriques charges électriques champ magnétique variable dans le temps

13 Champ électrostatique créé par une charge ponctuelle unique Si q > 0 le champ fuit q Si q < 0 le champ est dirigé vers q qq « centrifuge » « centripète »

14 Champ électrostatique créé par un système de charges ponctuelles discrètes Le champ résultant en un point M est la somme des champs créés par chaque charge q 1 >0 M q 3 <0 q 2 >0 q 4 <0

15 Champ électrostatique créé par une distribution de charges continues Distribution Volumique Le champ résultant créé par lensemble de la distribution est la somme des champs élémentaires V Cette charge élémentaire est assimilable à une charge ponctuelle. Cette charge crée le champ élémentaire

16 Suite Distribution surfacique Le champ résultant créé par lensemble de la distribution est la somme des champs élémentaires S Cette charge élémentaire est assimilable à une charge ponctuelle. Cette charge crée le champ élémentaire

17 Suite Distribution linéique Le champ résultant créé par lensemble de la distribution est la somme des champs élémentaires Cette charge élémentaire est assimilable à une charge ponctuelle. Cette charge crée le champ élémentaire

18 Lignes de champ Définition –ligne tangente en chacun de ses points au vecteur champ –orientée dans le même sens que le champ Propriétés –lignes parallèles si le champ est uniforme –lignes qui se resserrent quand le champ augmente et inversement –deux lignes de champ ne peuvent se croiser Equations –M et M deux points infiniment voisins dune ligne de champ


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