“Approchez-vous de cette femme et demandez-lui si la lueur de ses yeux est à vendre.”
Les champs magnétiques - André Breton
Quand le soir nous rentrons à la maison et appuyons sur l'interrupteur, la lumière s'allume. Quoi de plus naturel me direz vous, mais quoi de plus mystérieux aussi. Nous sommes tous habitués à utiliser l'électricité et sommes bien embêtés dès qu'il y a une coupure électrique …
Le champ électrique
Un champ électrique est vectoriel et il permet de définir en tout point de l'espace, l'influence à distance de particules chargées électriquement. Le vecteur E désigne le champ électrique.
La force de coulomb
Si on pose une particule de test dans ce champ, elle subit localement une force dite de Coulomb. Elle dépend de la charge de la particule et de la valeur du champ électrique à l'endroit où elle se situe.
La force électrique dépend de la charge de la particule de test et du champ électrique au point où elle se situe.
Le champ électrique est le médiateur de cette action distante.
Pour connaitre l'évolution de la charge de test, il n'est pas nécessaire de se référer aux charges sources situées au loin mais seulement de lire l'information contenue localement dans le champ électrique à l'emplacement même de la charge de test.
On parle de champ électrostatique quand le champ est crée par des charges fixes, sachant que cette notion est relative au référentiel dans lequel on se place.
Les lignes de champ
• Une seule charge
Le champ électrique rayonne, aussi les lignes de champ sont des lignes droites dirigées radialement à la charge.
Par convention, une charge est dite 'positive' si l'orientation des lignes part de la charge et une charge est dite 'négative' si l'orientation des lignes arrive sur la charge.
On parle également de divergence et convergence des lignes de champ.
Une charge positive. Le champ électrique est radial et diminue lorsque l'on s'éloigne de la charge.
En un point, la valeur du champ généré par une particule chargée est inversement proportionnelle au carré de la distance r à la charge.
• Plusieurs charges
Le champ électrique est la combinaison des champs générés par chacune des charges. Une ligne de champ est une courbe qui en chacun de ses points est tangente au champ électrique résultant et qui est orientée dans le sens du champ.
Lignes de champ électrique autour de 2 particules de charges opposées.
Lignes de champ électrique autour de 2 particules de même charge.
Au point M, le 1er champ (vecteur E1) est crée par la charge q1 et le 2eme champ (vecteur E2) par la charge q2. Chacun de ces champs est radial à sa charge source. Le champ résultant (vecteur E) est la somme vectorielle des deux champs (vecteur E1 + vecteur E2). On peut positionner chaque point de l'espace sur une ligne du champ résultant.
Le champ électrique d'un atome
Un atome est électriquement neutre. Au repos, la charge entre son noyau et ses électrons est stable et équilibrée. De ce fait, l'atome ne crée pas de champ électrique, enfin pour être plus exact, on peut dire qu'en tout point de l'espace, le champ électrostatique qui résulte de la charge du noyau et des électrons de l'atome est nul.
Une particule placée dans le champ électrique de notre atome ne subira pas de force électrique, les forces répulsives et attractives dues à ses différents constituants s'annulant mutuellement. Dit autrement, la résultante des forces est nulle.
Mais si un atome se met à vibrer - c'est le cas d'un corps 'chaud' pour qui les molécules se télescopent - alors sa stabilité électrique est perturbée, et plus la température est élevée, plus la perturbation est importante. Dès qu'un atome se met à vibrer, l'équilibre de charge entre le noyau et les électrons est rompu ce qui affecte directement le champ électrique créé par l'atome.
En conséquence, une particule placée dans ce champ va être soumise à une force électrique qui va la faire vibrer. Il y a une interaction à distance entre l'atome et la particule.
Vibration du nuage électronique de l'atome avec la variation du champ électrique induit en 1 point.
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