Nous expliquons ce qu’est un champ électrique, l’historique de sa découverte, comment son intensité est mesurée et quelle est sa formule.
Qu’est-ce qu’un champ électrique ?
Un champ électrique est un champ physique ou une région de l’espace qui interagit avec des charges électriques ou des corps chargés par une force électrique . Sa représentation au moyen d’un modèle décrit la manière dont différents corps et systèmes de nature électrique interagissent avec lui.
En termes physiques, c’est un champ vectoriel dans lequel une charge électrique déterminée (q) subit les effets d’une force électrique (F) .
Ces champs électriques peuvent être une conséquence de la présence de charges électriques, ou de champs magnétiques changeants , comme l’ont démontré les expériences des scientifiques britanniques Michel Faraday et James C. Maxwell.
Pour cette raison, les champs électriques, dans les perspectives physiques contemporaines, sont considérés avec les champs magnétiques pour former des champs électromagnétiques.
Ainsi, un champ électrique est cette région de l’espace qui a été modifiée par la présence d’une charge électrique. Si cette charge est positive, elle génère des lignes de champ électrique qui « commencent » à la charge et s’étendent vers l’extérieur dans une direction radiale. Si, au contraire, la charge est négative, les lignes de champ « meurent » dans la charge. Si une charge s’approche de la région de l’espace où existe un champ électrique, elle subira une force électrique avec une direction et une signification.
Voir aussi: Électromagnétisme
Histoire du champ électrique
La notion de champ électrique a été proposée pour la première fois par Michel Faraday , née de la nécessité d’expliquer l’action des forces électriques à distance. Ce phénomène a joué un rôle clé dans sa démonstration de l’induction électromagnétique en 1831, qui a prouvé les liens entre le magnétisme et l’électricité .
Une contribution ultérieure au champ électrique fut celle de James Maxwell, dont les équations décrivaient de multiples aspects de la dynamique électrique de ces champs, en particulier dans sa théorie dynamique du champ électromagnétique (1865).
More in: Loi de Faraday
Unités de champ électrique
Les champs électriques ne sont pas mesurables directement , avec n’importe quel type d’appareil. Mais il est possible d’observer son effet sur une charge située à proximité, c’est-à-dire qu’il est possible de mesurer la force agissant sur la charge (intensité). Newton/Coulomb (N/C) sont utilisés pour cela.
formule de champ électrique
L’équation qui relie un champ électrique E à la force qu’il exerce sur une charge q est donnée par l’équation suivante :
F = qE
Où F est la force électrique qui agit sur la charge électrique q introduite dans le champ avec une intensité E . Notez que F et E sont des grandeurs vectorielles, dotées de sens et de direction.
A partir de là, il est possible d’avancer mathématiquement en incorporant la loi de Coulomb, obtenant que E = F/q = 1/4πϵ 0 = (q i /r 2 ).ȓ i , où ȓ i sont les vecteurs unitaires qui marquent la direction de la ligne qui joint chaque charge q i avec chaque charge q.
Intensité du champ électrique
L’intensité du champ électrique est une grandeur vectorielle qui représente la force électrique F agissant sur une charge donnée dans une quantité précise de Newton/Coulomb (N/C). Cette grandeur est souvent simplement appelée « champ électrique », car le champ lui-même ne peut pas être mesuré, mais son effet sur une charge donnée.
Pour le calculer, on utilise la formule F = qE , en tenant compte que si la charge est positive (q > 0), la force électrique aura le même signe que le champ et q se déplacera dans le même sens ; tandis que si la charge est négative (q < 0), tout se passera dans l’autre sens.
exemple de champ électrique
Un exemple simple de calcul de l’intensité d’un champ électrique est :
Si nous introduisons une charge électrique de 5×10 -6 C dans un champ électrique qui agit avec une force de 0,04 N, quelle est la force du champ agissant ?
En appliquant la formule E = F/q, nous avons que E = 0,04 N / 5×10 -6 C = 8 000 N/C.
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