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Cours de Physique sur le Champ électrique
Définition
Le champ électrique est un concept fondamental en Physique, qui décrit la force qui s’exerce sur une charge électrique en présence d’autres charges électriques. Il est défini comme étant la force électrique par unité de charge électrique, soit :
\vec{E} = \frac{\vec{F_e}}{q}
où \vec{F_e} est la force électrique exercée sur une charge électrique q par d’autres charges électriques, et \vec{E} est le champ en un point donné.
C’est un champ vectoriel, ce qui signifie qu’il a une direction et une magnitude. Sa direction est donnée par la direction de la force électrique exercée sur une charge positive dans le champ. Ainsi, si une charge positive est placée dans un champ \vec{E}, elle sera accélérée dans la direction du champ électrique. Si la charge est négative, elle sera accélérée dans la direction opposée au champ électrique.
La magnitude de \vec{E} en un point donné dépend de la magnitude des charges électriques présentes dans ce point, ainsi que de la distance entre ces charges et le point considéré. La loi de Coulomb est utilisée pour calculer la force électrique entre deux charges ponctuelles :
\vec{F_e} = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{q_1q_2}{r^2}\hat{r}
où \epsilon_0 est la permittivité du vide, q_1 et q_2 sont les charges des deux particules, r est la distance entre les deux charges et \hat{r} est un vecteur unitaire qui pointe de la charge q_1 vers la charge q_2.
En utilisant cette loi, on peut le calculer en un point donné en considérant la contribution de toutes les charges électriques présentes dans ce point. Si l’on connaît la distribution de charges électriques dans l’espace, on peut utiliser l’équation de Gauss pour le calculer en tout point de l’espace. Cette équation est donnée par :
\nabla\cdot\vec{E} = \frac{\rho}{\epsilon_0}
où \rho est la densité de charge électrique dans l’espace.
Le champ électrique est important en physique car il est responsable de nombreux phénomènes électriques, tels que la conductivité électrique, la polarisation électrique, l’induction électromagnétique, etc. Il est également utilisé en pratique dans de nombreuses applications, telles que les circuits électriques, les moteurs électriques, les transformateurs, etc.
Pour conclure
En résumé, le champ électrique est un concept fondamental en Physique, qui décrit la force électrique qui s’exerce sur une charge électrique en présence d’autres charges électriques. Il est défini comme étant la force électrique par unité de charge électrique, et est un champ vectoriel qui a une direction et une magnitude. Cette notion est importante en Physique car il est responsable de nombreux phénomènes électriques, et est utilisé dans de nombreuses applications pratiques. En cas de difficultés, il ne faut pas hésiter à se faire expliquer cette notion par un professeur particulier.