Énergie électrostatique
5.1. ÉNERGIE POTENTIELLE D’UNE CHARGE PONCTUELLE
EN INTERACTION AVEC UN CHAMP EXTÉRIEUR
Rappelons d’abord qu’une charge ponctuelle isolée ne peut avoir une énergie
potentielle (voir chapitre 2, paragraphe 4). En effet, cette charge crée autour
d’elle un champ
E et un potentiel V, mais c’est en interagissant avec le champ
d’une autre charge ou d’une distribution de charges qu’elle va acquérir une
énergie potentielle E p engendrant une force d’interaction
F.
Dans le cas de deux charges q et q en interaction, l’énergie potentielle s’exprime par :
E p =
K qq
r
(5.1)
où q et q sont des valeurs algébriques et r est la distance séparant les deux
charges. Il faut rappeler que l’énergie potentielle définie ci-dessus peut être
considérée comme :
– l’énergie de q dans le champ de q,
– l’énergie de q dans le champ de q ,
– l’énergie du système isolé, constitué par les
deux charges q et q .
Une justification du dernier point consiste à dire que cette énergie représente
le travail qu’il faut effectuer pour réaliser le système des deux charges, c’està-dire amener la charge q de l’infini où le champ de q est nul, à la distance
r où le champ est :
E =
K q
r 2
e r
5
E'
q > 0
q' > 0
E