Deux charges électriques s’attirent ou se repoussent, deux masses s’attirent toujours. Ces interactions à distance se décrivent par des lois très semblables, et on les représente commodément par un champ qui existe en chaque point de l’espace.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Utiliser la loi de Coulomb et la loi de la gravitation universelle
- Comparer interactions électrostatique et gravitationnelle
- Définir un champ électrostatique et un champ de gravitation
- Représenter et interpréter des lignes de champ
1. Les deux lois d’interaction
F = k ×
F = G ×
- Les forces exercées par A sur B et par B sur A ont même droite d’action, même valeur et des sens opposés.
- L’interaction électrostatique est attractive entre charges de signes contraires, répulsive entre charges de même signe ; l’interaction gravitationnelle est toujours attractive.
- Les deux forces varient en : si la distance double, la force est divisée par 4.
2. Champ électrostatique
F⃗ = q × E⃗
- Le champ créé par une charge ponctuelle Q à la distance d a pour valeur E = k × ; il est dirigé vers Q si Q < 0 et dans le sens opposé si Q > 0.
- Entre les armatures d’un condensateur plan, le champ est uniforme : E = , dirigé de l’armature positive vers l’armature négative.
3. Champ de gravitation et lignes de champ
F⃗ = m × g⃗, avec g = G ×
Champ de gravitation à la surface de la Terre
- MT = 5,97 × 1024 kg ; RT = 6,37 × 106 m.
- g = 6,67 × 10−11 × ≈ 9,8 N·kg−1.
On retrouve l’intensité de la pesanteur g ≈ 9,8 N·kg−1 (le champ de pesanteur est assimilé au champ de gravitation).
Une ligne de champ est une courbe tangente en chaque point au vecteur champ, orientée dans son sens. Les lignes du champ de gravitation d’un astre sont radiales et dirigées vers son centre ; celles d’un condensateur plan sont des droites parallèles.
À retenir
- Coulomb : F = k × ; gravitation : F = G × .
- F⃗ = qE⃗ (électrostatique) et F⃗ = mg⃗ (gravitation).
- Condensateur plan : champ uniforme E = .
- Près de la Terre, le champ de gravitation vaut environ 9,8 N·kg−1.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.