Le champ électrostatique

Résumé du document

L'interaction électromagnétique est une des quatre interactions fondamentales de la physique contemporaine avec l'interaction gravitationnelle, l'interaction forte et l'interaction faible.

Si l'on « néglige » l'interaction gravitationnelle qui nous cloue au sol et si l'on ne regarde pas ce qui se passe à l'intérieur des noyaux (ce qui n'est pas le cas dans les centrales nucléaires par exemple), l'interaction électromagnétique permet une très grande partie des phénomènes naturels que l'on rencontre sur notre planète. Elle est responsable, par exemple, des phénomènes suivants :
- De la cohésion des atomes.
- Des liaisons chimiques qui assurent la cohésion des molécules (rôle essentielle en biologie et donc dans la vie...).
- La cohésion de la matière condensée (liquide et solide).
- (...)

Extraits

[...] Le petit volume dV (en z dV = dx ' dy ' dz ' ) situé au point S de coordonnées charges va créé en un point quelconque P de coordonnées coordonnées cartésiennes de la distribution volumique de ( x , z ) un champ électrostatique élémentaire qui vaut d'après le paragraphe précédent : ! ! # x z ' ur dq ur dE , z ) = = dV 0 r 2 0 r2 ! ou ur est le vecteur unitaire suivant la direction SP et r la distance SP . [...]

[...] La particule teste se trouvant au point P va ressentir ! cette perturbation par l'action d'une force F0 = q0 E qui va s'exercer sur elle. Cette force n'est rien d'autre que l'interaction électrostatique dû à la présence de la particule source. On définie le champ électrostatique E qui règne en un point P de coordonnées x,y , z ( ) comme la force par unité de charge à laquelle est soumise une particule test de charge q0 située au point P : ! [...]

[...] Ils sont constitués chacun de trois particules plus fondamentales ; les quarks (voir figure ci-dessus). Ces derniers ont des charges de ! e ou + e . Mais nous n'avons jamais observé expérimentalement de quarks à l'état libre et il y a de bonnes raisons théoriques de croire qu'ils doivent rester confiner à l'intérieur du proton et du neutron. Ceci a pour conséquences la propriété notable suivante : Les charges observées dans la nature sont toujours des multiples entiers de la charge élémentaire e = 1,602 ! [...]

[...] aura donc une charge élémentaire dq = ! d ! . Comme pour la distribution volumique, en sommant les contributions dues à tous les éléments de longueur d ! , on obtient le champ électrostatique créé en un point quelconque P de coordonnées ( x , z ) : E , y , z ) = 1 0 ( P x , z ) $ distribution de charge ! ur ( # 2 ( P x , z ) r r ( ! [...]

[...] Attention, ces lignes restent un outil commode pour visualiser E , il ne faudra pas les assimiler complètement à E qui est un champ de vecteur. Les lignes de champ électrostatique sont des lignes tangentes, dans une région de l'espace, au vecteur champ électrique et dirigées suivant ce vecteur. La figure ci-dessus illustre le concept de lignes de champ. Je vous renvoie au TD d'informatique où nous avons tracé des lignes de champ avec Maple pour différentes distributions de charges. [...]