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Notion de force
force de Lorentz :
− →
F = q
− →
E + − → v /R ∧
− →
B
Cette force traduit les interactions entre particules chargées dans la mesure où les
champs électrique
− →
E et magnétique
− →
B sont créés par des particules chargées, immobiles ou en mouvement, ces champs dépendant a priori du point et du référentiel.
Dans le cas particulier de l’électrostatique où on ne s’intéresse qu’à des particules
chargées immobiles, l’interaction prend la forme plus simple de la loi de Coulomb. La
force subie par une charge q 2 placée en M 2 du fait de la présence en M 1 d’une charge
q 1 s’écrit :
−−→
F 1→2 =
1
4p´ 0
q 1 q 2
(M 1 M 2 )
3
− −−→
M 1 M 2
en notant ´ 0 = 8, 854.10 −12 F.m −1 la permittivité diélectrique du vide. On retrouve
la formulation de la force de Lorentz en notant que :
−−→
F 1→2 = q 2
1
4p´ 0
q 1
(M 1 M 2 )
3
− −−→
M 1 M 2
= q 2
− −− →
E 1→2
Dans cette expression, on ne fait que préciser l’expression du champ électrique créé
par la charge q 1 placée en M 1 à l’endroit où se trouve la charge q 2 . C’est cette expression qui permet de définir la notion de champ électrique.
On constate dans le cas de la loi de Coulomb la portée infinie de l’interaction électrostatique. Il s’agit d’un résultat général pour l’ensemble des interactions électromagnétiques. Ce type d’interaction est particulièrement important car il est à l’origine
d’un très grand nombre de phénomènes courants à notre échelle (à l’exclusion des
phénomènes gravitationnels). En effet, outre les phénomènes purement électriques
ou magnétiques (dont le chapitre sur le mouvement des particules chargées donnera
quelques exemples), l’interaction électromagnétique est responsable des liaisons chimiques entre atomes d’une molécule ou d’un ion, des interactions entre constituants
de la matière (atomes, molécules, ions) qui en assurent l’organisation et la cohésion ou
encore des ondes électromagnétiques qui sont à l’origine des phénomènes optiques,
des transmissions radios, etc.
b) Interaction gravitationnelle
Il s’agit d’une autre interaction à portée infinie qui intervient cette fois entre toutes
particules possédant une masse dite gravitationnelle. Elle est décrite par la loi d’attraction universelle de Newton :
Tout point matériel de masse m 1 attire tout point matériel de masse m 2 avec une
force dirigée le long de la droite qui les relie. Cette force varie comme l’inverse du
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Notion de force
force de Lorentz :
− →
F = q
− →
E + − → v /R ∧
− →
B
Cette force traduit les interactions entre particules chargées dans la mesure où les
champs électrique
− →
E et magnétique
− →
B sont créés par des particules chargées, immobiles ou en mouvement, ces champs dépendant a priori du point et du référentiel.
Dans le cas particulier de l’électrostatique où on ne s’intéresse qu’à des particules
chargées immobiles, l’interaction prend la forme plus simple de la loi de Coulomb. La
force subie par une charge q 2 placée en M 2 du fait de la présence en M 1 d’une charge
q 1 s’écrit :
−−→
F 1→2 =
1
4p´ 0
q 1 q 2
(M 1 M 2 )
3
− −−→
M 1 M 2
en notant ´ 0 = 8, 854.10 −12 F.m −1 la permittivité diélectrique du vide. On retrouve
la formulation de la force de Lorentz en notant que :
−−→
F 1→2 = q 2
1
4p´ 0
q 1
(M 1 M 2 )
3
− −−→
M 1 M 2
= q 2
− −− →
E 1→2
Dans cette expression, on ne fait que préciser l’expression du champ électrique créé
par la charge q 1 placée en M 1 à l’endroit où se trouve la charge q 2 . C’est cette expression qui permet de définir la notion de champ électrique.
On constate dans le cas de la loi de Coulomb la portée infinie de l’interaction électrostatique. Il s’agit d’un résultat général pour l’ensemble des interactions électromagnétiques. Ce type d’interaction est particulièrement important car il est à l’origine
d’un très grand nombre de phénomènes courants à notre échelle (à l’exclusion des
phénomènes gravitationnels). En effet, outre les phénomènes purement électriques
ou magnétiques (dont le chapitre sur le mouvement des particules chargées donnera
quelques exemples), l’interaction électromagnétique est responsable des liaisons chimiques entre atomes d’une molécule ou d’un ion, des interactions entre constituants
de la matière (atomes, molécules, ions) qui en assurent l’organisation et la cohésion ou
encore des ondes électromagnétiques qui sont à l’origine des phénomènes optiques,
des transmissions radios, etc.
b) Interaction gravitationnelle
Il s’agit d’une autre interaction à portée infinie qui intervient cette fois entre toutes
particules possédant une masse dite gravitationnelle. Elle est décrite par la loi d’attraction universelle de Newton :
Tout point matériel de masse m 1 attire tout point matériel de masse m 2 avec une
force dirigée le long de la droite qui les relie. Cette force varie comme l’inverse du
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