Introduction à l'électrostatique/Loi de Coulomb

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Loi de Coulomb
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Chapitre 2
Leçon : Introduction à l'électrostatique
Chap. préc. : Introduction


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Introduction à l'électrostatique/Loi de Coulomb
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Balance de torsion de Coulomb

C'est Charles de Coulomb qui, à l'aide d'une balance de torsion, a énoncé le premier la loi physique exprimant la force qui s'exerce entre deux charges électriques.


Loi de Coulomb

L'amplitude de la force électrostatique entre deux charges est proportionnelle au produit des deux charges et est inversement proportionnelle au carré de la distance entre les deux charges.

Pour prendre en compte les phénomènes de répulsion et d'attraction, on a donc attribué un signe aux deux types de charges découverts par du Fay :

  • l'« électricité résineuse » s'est vue attribuée aux charges négatives
  • l'« électricité vitreuse » s'est vue attribuée aux charges positives
Signe du produit entre deux charges électriques
Charge 2
+ -
Charge 1 + + -
- - +
Elechargepm.svg
Elechargepp.svg

Ainsi, avec la règle des signes :

  • deux charges de même type se comportent de la même manière : elles se repoussent, qu'il s'agisse de deux charges négatives ou de deux charges positives (produit positif)
  • deux charges de types différents s'attirent (produit négatif)

Ce comportement a donné naissance à la formule de la loi de Coulomb :


Loi de Coulomb : formule

Entre deux charges électriques q et q' séparées par une distance d s'exerce la force électrostatique F=k_C~\frac{q\times q'}{d^2}

Dans cette formule :

  • les charges électriques q et q' s'expriment en coulombs (sans la majuscule). Le coulomb est l'unité de charge électrique, en l'honneur de Charles de Coulomb.
  • la distance d s'exprime en mètres
  • la force F s'exprime en newtons
  • la constante kC est appelée constante de Coulomb et vaut environ 9\cdot 10^9 en unités du système international.
  • Si q\,q'>0
Coulomb force repulsion.svg
  • Si q\,q'<0
Coulomb force attraction.svg
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