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Lycée Diderot Narbonne Bournet, Candas, Galaup 1S4 Champs et forces Quest-ce quun champ ? En physique, on appelle « champ » la donnée en tout point de.

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1 Lycée Diderot Narbonne Bournet, Candas, Galaup 1S4 Champs et forces Quest-ce quun champ ? En physique, on appelle « champ » la donnée en tout point de lespace dune grandeur physique. Cette grandeur peut-être présentée sous deux formes : un nombre, on parle de champ scalaire (par exemple, champ de température ou de pression) un vecteur, on parle de champ vectoriel (par exemple, champ de vitesse, champ électrique, champ magnétique …). Pour visualiser ce type de champ, on peut aussi utiliser les lignes de champ qui représentent le trajet suivi par les vecteurs champ à partir dun point. Cette carte des vents représente un champ vectoriel. Elle précise en tout point de la région considérée la valeur de vitesse et la direction et sens du vent. Cette carte montre les champs de température sur la carte de France. Ce sont des champs scalaires. Elles précisent la valeur de grandeur scalaire (température) en tout point de lespace de la région considérée. I) Champ électrique Si un champ électrique E règne dans une région de lespace, une charge électrique q placée à un point A est soumise à une force F = q.E(A). Cette relation permet de définir le champ électrique en A par : E(A) = F/q. E se mesure en Volt/mètre, F en Newton (N) et q en coulomb (C). Lune des conséquences de la relation précédente est que le champ électrostatique est centrifuge sil est crée par une charge positive, et centripète sil est crée par une charge négative. La loi de Coulomb permet de connaître les forces dintéractions électriques entre deux charges ponctuelles Q et q. Deux charges ponctuelles, de charges Q et q, séparées dune distance d, exerce lune sur lautre des forces électriques : attractive si Q et q sont de signes différents et répulsive si Q et q sont de mêmes signes. En effet : Qq FF F = F ; Q>0 ; q<0 II) Champ magnétique Si un champ magnétique B règne dans une région de lespace, une aiguille aimantée placée dans cette région est soumise à une force qui loriente. Un champ magnétique peut être créé par un aimant, par un courant ou par un astre (ex: Terre). B se mesure en Tesla (T). Dans un repère dun aimant U, les lignes de champ sont parallèles : le champ magnétique y est uniforme. Les lignes de champ sortent de laimant par le pôle Nord et entrent par le pôle Sud. Une boussole (aiguille aimantée) soriente sous leffet du champ magnétique terrestre dont la valeur de la composante horizontale est de lordre de : 2x10^(-5).T. Les lignes du champ terrestre sont dirigées du pôle Sud magnétique au pôle Nord magnétique. Un champ magnétique peut être engendré par un courant électrique, ce dernier étant constitué dun grand nombre délectrons en mouvement. Le champ induit par un courant électrique est proportionnel à lintensité de ce courant : B =k.l. B en tesla (T) ; l en ampère (A) ; k en tesla/ampère. III) Champ de pesanteur Le champ de pesanteur est le champ dorigine gravitationnelle défini à proximité dun astre (champ de pesanteur terrestre, lunaire …). Le champ de pesanteur g en un point de lespace est directement lié au poids P auquel serait soumis un objet de masse m en ce point : g = P / m Le champ de pesanteur est centripète et son intensité diminue quand on séloigne du centre de lastre qui en est la cause. Cependant, si lon se borne à létude dune zone très localisée dans lespace, on pourra considérer quil est uniforme. Ainsi, on admet généralement que la valeur du champ de pesanteur terrestre au niveau de la mer est : g 9,8 N/kg. Notion de champ dans lhistoire et observations expérimentales Faraday Ces champs évoluent dans le temps et sont à lorigine des ondes (téléphone portable, …). Cest la raison pour laquelle en dehors du champ électromagnétique dune station de radio, on ne capte plus du tout ses émissions. Le concept de champ nétait pourtant pas une idée révolutionnaire car il existait déjà à lépoque de Newton, en effet il servait à retrouver les forces qui agissaient sur une particule. En 1887, le physicien allemand, Heinrich Hertz, améliora la définition du champ. Les termes mathématiques et électriques pouvant être échangés, il le nomma champ électromagnétique. Cest à ce point de lhistoire que le champ devint synonyme dénergie. Nous savons quen interrompant brusquement un champ électrique, il se produit une étincelle. Cela signifie que le champ contenait de lénergie. Historiquement nous devons la notion de champ à un physicien anglais du XIXème siècle, Michael Faraday, pour qui ce concept nétait pas quun simple artifice mais recouvrait quelque chose de bien plus fondamentale. En 1861, après avoir analysé les travaux de Oersted et de Faraday, Maxwell créa le concept fondamental du champ, abandonnant celui des fluides électriques dans léther. Par chance, il designait une perturbation de lespace qui en chaque point est un potentiel de force indépendant des corps qui pouvaient sy trouver. Maxwell Newton Heinrich Hertz Cartographier un champ magnétique et électrostatique


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