Fiche de révision

Physique

Charge électrique et loi de Coulomb

Une règle frottée attire des petits papiers : les charges électriques interagissent.

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Fiche de révision de Physique : « Charge électrique et loi de Coulomb », proposée par ndolomath.comndolomath

Charge électrique et loi de Coulomb

💡 Idée principale : les corps chargés s’attirent ou se repoussent. La loi de Coulomb donne la force entre deux charges ponctuelles : elle ressemble à la loi de la gravitation.

Étapes résumées

Deux types de charges : positives et négatives.
Charges de même signe : répulsion ; de signes contraires : attraction.
Loi de Coulomb : $F = k \frac{| q_{A} q_{B} |}{d^{2}}$ , $k = 9 \times 10^{9}$ SI.
Électrisation par frottement, contact ou influence.

La charge électrique

Frottement

Une règle frottée arrache ou gagne des électrons.

Contact

Un corps chargé partage sa charge.

Influence

Un corps chargé sépare les charges d’un conducteur voisin.

Charge élémentaire

e = 1, 6 \times 10^{- 19} C

.

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1. Comprendre l’électrisation

Quand on frotte une règle en plastique avec un chiffon, des électrons passent d’un corps à l’autre. La règle gagne des électrons et devient négative ; le chiffon en perd et devient positif. La charge ne se crée pas, elle se déplace : c’est la conservation de la charge. Toute charge est un multiple de la charge élémentaire $e = 1, 6 \times 10^{- 19} C$ .

La loi de Coulomb

F = k \frac{| q_{A} q_{B} |}{d^{2}} k = \frac{1}{4 π ε_{0}} = 9 \times 10^{9} SI

qcharges en coulombs (C)ddistance en m

Exemple guidé

Deux charges de $2 μ C$ et $- 3 μ C$ sont à 30 cm. Calcule la force et sa nature.

Solution :

F = 9 \times 10^{9} \times \frac{2 \times 10^{- 6} \times 3 \times 10^{- 6}}{0, 3^{2}} = 0, 6 N

.
Signes contraires : attraction.

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Gravitation

Toujours attractive, très faible, entre masses.

/

Coulomb

Attractive ou répulsive, très intense, entre charges.

Comparer deux interactions

Exercice type

Dans l’atome d’hydrogène, l’électron et le proton sont à $r = 5, 3 \times 10^{- 11} m$ . Calcule la force électrique. ( $k = 9 \times 10^{9} SI$ )

Solution :

F = k \frac{e^{2}}{r^{2}} = 9 \times 10^{9} \times \frac{(1, 6 \times 10^{- 19})^{2}}{(5, 3 \times 10^{- 11})^{2}}

.

F \approx 8, 2 \times 10^{- 8} N

.
La force de gravitation entre ces deux particules est environ

10^{39}

fois plus faible : à l’échelle de l’atome, c’est l’électricité qui commande.

Pièges fréquents

Dans la formule, on met la valeur absolue des charges ; le sens se trouve avec les signes.
Les distances doivent être en mètres et les charges en coulombs (1 µC = $10^{- 6}$ C).

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À toi de jouer

1. Deux charges positives : attraction ou répulsion ?

2. Combien d’électrons dans 1 C ?

3. Si d est divisée par 2, la force est multipliée par ?

Réponses : répulsion · $6, 25 \times 10^{18}$ · 4. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

Erreurs fréquentes

1 µC = $10^{- 6}$ C.
Dans la formule on prend la valeur absolue du produit.
La force électrique entre un proton et un électron est bien plus grande que la gravitation.

Méthode

Convertis les charges en C et la distance en m, calcule F, puis donne la nature selon les signes.

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Charge électrique et loi de Coulomb

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La charge électrique

Frottement

Contact

Influence

Charge élémentaire

1. Comprendre l’électrisation

La loi de Coulomb

Exemple guidé

Gravitation

Coulomb

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Pièges fréquents

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