43 Loi de Coulomb
1. QUELQUES MOTS…
D’un point de vue microscopique, la matière est composée d’atomes eux-mêmes composés de
particulaires élémentaires. On entend ici par « particules élémentaires » les protons, les neutrons et les électrons, qui seront les seules « particules élémentaires » considérées par la suite.
L’atome, qui est un édifice électriquement neutre, est constitué d’un noyau (proton + neutrons)
et d’électrons qui « gravitent » autour du noyau (modèle de Bohr) (Chimie Générale fiche 33).
Seuls le proton et l’électron possèdent une charge électrique
(ou charge électrique élémentaire), le neutron est non
chargé. La charge électrique négative de l’électron est notée
–e, et la charge électrique positive du proton, notée +e. Les 2
charges sont égales mais de signes opposés. La valeur de la
charge électrique élémentaire, notée e, est environ égale à : e
= 1,602.10 -19 C (unité le Coulomb, noté C).
Expérimentalement, il a été observé que les charges électriques de même signe se repoussent alors que celles de signes
opposés s’attirent.
2. CE QU’IL FAUT RETENIR…
a) Conducteur et isolants
Selon la capacité de la matière à conduire l’électricité, il est possible de la classer en deux
grandes catégories : les conducteurs et les isolants. Un matériau capable de conduire l’électricité est un matériau conducteur, en revanche lorsqu’il ne conduit pas l’électricité c’est un isolant. Un isolant se distingue d’un conducteur par le fait que ses électrons périphériques sont
fortement liés au noyau (fort potentiel d’ionisation), contrairement à ceux des conducteurs
qui sont libres de se déplacer dans le matériau (sous l’effet d’un champ électrique). Dans le
cas des conducteurs, les électrons participant à la conduction du courant électrique sont appelés électrons de conduction.
Il existe une troisième classe de matériaux, dont la physique ne sera pas abordée par la suite :
les semi-conducteurs.
b) Invariance et principe de conservation des charges électriques
Contrairement à d’autres grandeurs physiques comme la vitesse ou la force, la charge électrique élémentaire est un invariant, c’est-à-dire que sa valeur reste inchangée quel que soit le
référentiel d’étude. Cette propriété amène à énoncer le principe de conservation des charges
électriques : la quantité de charges électriques produites au cours de n’importe quelle transformation est nulle (autant de charges positives que de charges négatives).
c) Loi de Coulomb
Soient deux charges ponctuelles q 1 et q 2 , placées dans le vide de permittivité électrique à
une distance r l’une de l’autre. Pour l’exemple, on choisit arbitrairement de prendre q 1 et q 2
positives, mais le raisonnement est identique quel que soit le signe des deux charges.
Électron
Neutron
Proton
Noyau
ε 0
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1. QUELQUES MOTS…
D’un point de vue microscopique, la matière est composée d’atomes eux-mêmes composés de
particulaires élémentaires. On entend ici par « particules élémentaires » les protons, les neutrons et les électrons, qui seront les seules « particules élémentaires » considérées par la suite.
L’atome, qui est un édifice électriquement neutre, est constitué d’un noyau (proton + neutrons)
et d’électrons qui « gravitent » autour du noyau (modèle de Bohr) (Chimie Générale fiche 33).
Seuls le proton et l’électron possèdent une charge électrique
(ou charge électrique élémentaire), le neutron est non
chargé. La charge électrique négative de l’électron est notée
–e, et la charge électrique positive du proton, notée +e. Les 2
charges sont égales mais de signes opposés. La valeur de la
charge électrique élémentaire, notée e, est environ égale à : e
= 1,602.10 -19 C (unité le Coulomb, noté C).
Expérimentalement, il a été observé que les charges électriques de même signe se repoussent alors que celles de signes
opposés s’attirent.
2. CE QU’IL FAUT RETENIR…
a) Conducteur et isolants
Selon la capacité de la matière à conduire l’électricité, il est possible de la classer en deux
grandes catégories : les conducteurs et les isolants. Un matériau capable de conduire l’électricité est un matériau conducteur, en revanche lorsqu’il ne conduit pas l’électricité c’est un isolant. Un isolant se distingue d’un conducteur par le fait que ses électrons périphériques sont
fortement liés au noyau (fort potentiel d’ionisation), contrairement à ceux des conducteurs
qui sont libres de se déplacer dans le matériau (sous l’effet d’un champ électrique). Dans le
cas des conducteurs, les électrons participant à la conduction du courant électrique sont appelés électrons de conduction.
Il existe une troisième classe de matériaux, dont la physique ne sera pas abordée par la suite :
les semi-conducteurs.
b) Invariance et principe de conservation des charges électriques
Contrairement à d’autres grandeurs physiques comme la vitesse ou la force, la charge électrique élémentaire est un invariant, c’est-à-dire que sa valeur reste inchangée quel que soit le
référentiel d’étude. Cette propriété amène à énoncer le principe de conservation des charges
électriques : la quantité de charges électriques produites au cours de n’importe quelle transformation est nulle (autant de charges positives que de charges négatives).
c) Loi de Coulomb
Soient deux charges ponctuelles q 1 et q 2 , placées dans le vide de permittivité électrique à
une distance r l’une de l’autre. Pour l’exemple, on choisit arbitrairement de prendre q 1 et q 2
positives, mais le raisonnement est identique quel que soit le signe des deux charges.
Électron
Neutron
Proton
Noyau
ε 0
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