Calculateur de Champ Électrique
Calculez la force du champ électrique d'une charge ponctuelle
Comment Utiliser
- Entrez l'amplitude de la charge
- Entrez la distance à partir de la charge
- Sélectionnez les unités de charge et de distance
- Cliquez sur calculer pour voir la force du champ électrique
- Consultez la force qui agirait sur une charge d'essai
Qu'est-ce qu'un Champ Électrique?
Un champ électrique est un champ physique qui entoure les particules chargées électriquement et exerce une force sur d'autres particules chargées dans le champ. C'est un concept fondamental de l'électromagnétisme qui nous aide à comprendre comment les charges interagissent à distance sans contact direct.
Le champ électrique est défini comme la force par unité de charge: E = F/q. Il décrit l'amplitude et la direction de la force électrique qu'une charge d'essai placerait dans le champ.
Formule du Champ Électrique
Le champ électrique à une distance r d'une charge ponctuelle q est donné par:
E = k × |q| / r²
Où:
- E = force du champ électrique (N/C ou V/m)
- k = constante de Coulomb (8.99 × 10⁹ N⋅m²/C²)
- q = charge source (C)
- r = distance à partir de la charge (m)
Le champ électrique suit une loi du carré inverse, ce qui signifie qu'il diminue avec le carré de la distance à partir de la charge.
Direction du Champ Électrique
La direction du champ électrique dépend du signe de la charge source:
- Charge positive: Le champ pointe radialement vers l'extérieur (loin de la charge)
- Charge négative: Le champ pointe radialement vers l'intérieur (vers la charge)
Cela signifie qu'une charge d'essai positive ressentirait une force répulsive d'une charge source positive (dans la direction du champ) et une force attractive d'une charge source négative (opposée à la direction du champ).
Lignes de Champ Électrique
Les lignes de champ électrique sont utilisées pour visualiser les champs électriques. Les propriétés clés incluent:
- Elles commencent sur les charges positives et se terminent sur les charges négatives
- La densité des lignes de champ représente la force du champ
- Les lignes de champ ne se croisent jamais
- Elles sont tangentes à la direction de la force électrique sur une charge d'essai positive
Les lignes de champ fournissent une visualisation intuitive de la façon dont le champ électrique se propage dans l'espace autour des charges.
Applications des Champs Électriques
- Condensateurs: Stockage d'énergie basé sur les champs électriques entre les plaques
- Canons à électrons: Utilisés dans les moniteurs CRT et les appareils à rayons X
- Précipitateurs électrostatiques: Technologie de purification de l'air
- Générateurs Van de Graaff: Générateurs haute tension utilisant les champs électriques
- Accélérateurs de particules: Utilisation de champs électriques pour accélérer les particules chargées
- Imprimantes jet d'encre: Chargement et déviation des gouttelettes d'encre
- Écrans tactiles: Détection de la position des doigts par les changements de champ électrique
Questions fréquentes
- Quelle est la différence entre le champ électrique et la force électrique?
- La force électrique (F) est la poussée ou la traction réelle sur une charge, mesurée en Newtons. Le champ électrique (E) est la force par unité de charge (E = F/q), mesurée en N/C. Le champ électrique est une propriété de l'espace qui nous indique quelle force une charge y ressentirait.
- Pourquoi le champ électrique suit-il une loi du carré inverse?
- À mesure que vous vous éloignez d'une charge ponctuelle, le champ électrique se propage sur une zone de plus en plus grande. Comme l'aire d'une sphère augmente avec le carré de son rayon (4πr²), la force du champ diminue proportionnellement (1/r²).
- Le champ électrique peut-il exister dans le vide?
- Oui! Les champs électriques peuvent exister et se propager dans le vide. C'est l'une des découvertes fondamentales de l'électromagnétisme: les charges interagissent par le champ électrique qu'elles créent, et non par contact direct.
- Que signifie lorsque la force du champ électrique est zéro?
- Lorsque la force du champ électrique est zéro en un point, aucune force électrique n'agirait sur une charge d'essai placée là. Cela se produit généralement aux points entre les charges opposées égales, où leurs champs s'annulent.
- Comment le champ électrique est-il lié au potentiel électrique?
- Le champ électrique est le gradient du potentiel électrique: E = -dV/dr. En termes simples, le champ pointe du potentiel élevé au potentiel bas. La force du champ vous indique à quelle vitesse le potentiel change avec la distance.