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Le champ électrique : définition et propriétés

Définition

Le champ électrique →E en un point de l'espace est une grandeur vectorielle qui décrit l'interaction électrique. En présence d'une charge Q, le champ créé à une distance r est →E = kQ/r² (selon →r), où k ≈ 9×10⁹ N·m²/C² est la constante de Coulomb.

Explication

La force exercée sur une charge q dans un champ →E est →F = q→E. Les lignes de champ partent des charges positives et arrivent aux charges négatives. Le potentiel électrique V est lié au champ : →E = −grad(V). Entre deux plaques conductrices parallèles, le champ est uniforme : E = U/d, où U est la tension et d la distance. Les condensateurs stockent de l'énergie dans ce champ électrique.

Exemple concret

Une charge ponctuelle Q = 2×10⁻⁶ C crée un champ E = 9×10⁹ × 2×10⁻⁶ / (0,1)² = 1,8×10⁶ N/C à 10 cm de distance. Une charge q = 1×10⁻⁹ C placée là subit une force F = q×E = 1,8×10⁻³ N.

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Questions fréquentes

Qu'est-ce que le potentiel électrique ?+
C'est l'énergie potentielle par unité de charge : V = Ep/q. Entre deux points, la différence de potentiel U = VA−VB correspond à la tension mesurée par un voltmètre.
Comment un condensateur stocke-t-il l'énergie ?+
En séparant des charges opposées sur ses armatures. L'énergie stockée est Ec = ½CV², où C est la capacité en farads.
Quelle est la différence entre conducteur et isolant dans un champ ?+
Dans un conducteur en équilibre, le champ intérieur est nul et les charges se distribuent en surface. Dans un isolant, les charges ne se déplacent pas.

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