Les interactions fondamentales

Charges électriques

Selon les matières mises en jeu, une attraction ou une répulsion peuvent être observées. Il existe deux caractères électriques, liés à deux types de charges électriques: positive et négative. Deux charges de même signe se repoussent alors que des charges de signes opposées s'attirent.

Toute charge q est égale à un multiple entier de la charge élémentaire e=1,60*10**-19 d'où q=n*e avec n entier (positif ou négatif).

L'unité du système international de la charge est le coulomb, noté C. Un électron porte une charge de -e et un proton une charge de +e; la cohésion de la matière est assurée par les charges des particules qui la constituent, même si la matière est lacunaire.

Définition

C'est un transfert d'électrons d'un corps vers un autre.

Electrisation par frottement: les deux matériaux sont électrisés, l'un devient électriquement négatif, l'autre devient électriquement positif

Electrisation par contact: un objet chargé électriquement transfère une partie de sa charge à un objet neutre conducteur (la charge se répartit sur toute sa surface) ou isolant (la charge reste au niveau de la zone de contact)

Electrisation par influence: Lorsque l'on approche un objet chargé d'un matériau conducteur, la répartition des charges est modifiée dans le conducteur ; d'une substance dipolaire, les dipôles s'orientent dans le sens du champ électrostatique créé par l'objet

Loi de Coulomb

Deux corps immobiles et ponctuels A et B, dans le référentiel d'étude, porteurs respectivement des charges qA et qB, exercent l'un sur l'autre une interaction électrostatique.

Soit F(A/B) la force exercée par le corps A sur le corps B et F(B/A) la force exercée par B sur A. D'après la loi de Coulomb, les forces d'interaction électrostatique F(A/B) et F(B/A) ont comme direction celle de la droite (AB) et ont leur sens qui dépend du signe des charges, toujours avec F(A/B)= -F(B/A).

La valeur de la force Fe est proportionnelle aux charges électriques mises en jeu, et proportionnelle à l'inverse du carré de la distance séparant le centre des sphères.

Fe=k*[(qA*qB)/d(AB)**2] avec qA et qB en coulombs (C); AB en mètres (m) et k=9,0*10**9N*m**2*C**-2 dans le vide ou dans l'air.

Interactions gravitationnelles

Les corps ayant une masse s'attirent les uns les autres de manière réciproque.

Direction: droite (AB)

Sens: toujours attractive

Valeur: F(A/B)=F(B/A)= G*[(mA*mB)/d**2] avec G la constante universelle de la gravitation (G=6,67*10** -11N*kg**-2*m**2), mA et mB les masses (en kg) des corps A et B et d la distance entre A et B en mètres (m).

Soit deux objets A et B qui agissent de manière réciproque l'un sur l'autre, on dit que ces objets sont en interaction.

Chaque action est modélisée par une force, elle-même représentée par un vecteur portant quatre caractéristiques: un sens, une direction, une intensité et un point d'application.

Interactions électrostatiques

Tous les corps possédant une charge électrique s'attirent ou se repoussent de manière réciproque.

Direction: droite (AB)

Sens: attractif ou répulsif

Valeur: F(A/B)=F(B/A)=k*[(qA*qB)/d**2] avec k=9,0*10**9N*m**2*C**-2 ; qA et qB les valeurs des charges électriques portées respectivement par les corps A et B en coulomb (C) et d la distance entre A et B e mètre (m)

Généralités

Un champ représente la cartographie dans l'espace d'une grandeur physique.

Il existe deux types de champs: les champs scalaires (champs de température et de pression) et les champs vectoriels (champs de vitesse (vent), gravitationnel et électrostatique.

Champ gravitationnel

Valeur: G=G*(m/d**2)er

Champ électrostatique

Valeur: E=k*(q/d**2)er