Électrostatique Article, Signification, Explication
L'électrostatique est l'étude des systèmes de charges électriques à l'équilibre.
Dans un système où toutes les charges sont fixes, on est amené à admettre que chaque charge exerce sur chaque autre une force, dirigée selon la droite qui relie les deux charges, dont l'intensité est proportionnelle aux deux charges et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. C'est la loi de Coulomb. Plus un corps est chargé, plus il attire et est attiré par les corps portant une charge de signe opposé à la sienne, et plus il repousse ceux qui portent une charge de même signe que lui. En revanche, cette action diminue très vite avec la distance.
Le concept de force exercée par les charges électriques subsiste en-dehors du domaine de l'électrostatique, c'est-à-dire lorsqu'il y a des charges en mouvement; on parle alors d'électromagnétisme. En revanche, la loi de Coulomb n'est valable qu'en première approximation et pour des charges en mouvement assez lent et « régulier ».
On constate aussi que les influences des différentes charges s'ajoutent. Cela signifie que pour connaître la force exercée sur une charge par plusieurs autres charges, il suffit de calculer la force qu'exercerait chacune des charges prise isolément, et d'additionner les résultats. C'est ce que l'on appelle le principe de superposition qui traduit la linéarité des relations mathématiques qui expriment les lois en jeu.
La loi de Coulomb est très proche de l'expression des forces gravitationnelles ; mais ces dernières sont (pour une particule donnée) beaucoup plus faibles. Pourtant, les forces électrostatiques ont peu d'effet à grande échelle, tandis que la gravitation explique le mouvement des astres. Cela provient du fait qu'en moyenne, la matière contient autant de charges positives que de charges négatives et donc, au-delà de l'échelle des inhomogénéités, leurs influences se compensent. Pour la gravitation, au contraire, les masses sont toutes de même « signe » (positif) et elles s’attirent au lieu de se repousser.
Les champs électriques peuvent rarement être calculés analytiquement par le calcul direct de la dernière formule mais peuvent toujours être calculés numériquement par l'informatique.
Lorsqu'il existe des symétries, on peut faire le calcul en appliquant le théorème de Gauss au champ électrique :
où le potentiel créé par une charge élémentaire q vaut :
Circulation du champ électrique :
C'est un article concernant le Électrostatique. La page contient la signification du Électrostatique , Description et explication au sujet de Électrostatique Quelques notions d'électrostatique
Généralités
Force électrostatique
Champ électrostatique
Le champ électrostatique créé en 2 par une charge ponctuelle située en 1 (la charge pouvant être positive ou négative) vaut, en unités SI :
La force s'exerçant sur une charge plongée dans ce champ vaut alors :
Le champ créé par plusieurs charges est additif (principe de superposition) :
Pour une distribution de charges continue dans l'espace, le champ vaut :
ou de façon plus détaillée :
où ρ est la densité volumique de charge en 1, est le vecteur allant de 1 au point 2 ; autour du point 1 il y a une charge ρ .Champ électrique créé par quelques distributions de charges
Voici quelques exemples de calcul pour des distributions de charges symétriques.
Conséquence du théorème de Gauss, nous retrouvons à l'extérieur de la sphère un champ égal à celui d'une charge Q ponctuelle !Le potentiel électrostatique
On a la relation qui lie le champ et le potentiel électrique :
car mathématiquement: :
La constante est prise nulle s'il n'y a pas de charges à l'infini.
L'unité de mesure du potentiel électrique est le Volt (symbole V), égal au J/C (Joule par Coulomb).
Équation de Poisson, pour une densité de charge ρ :
Équation de Laplace :
Exemples de potentiels :
Voir aussi :