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Loi de Coulomb

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Les charges exercent des forces l'une sur l'autre ; si elles sont de même signe, la force est répulsive, et si elles sont de signes opposés, elle est attractive. Cette force est régie par la loi de Coulomb et est proportionnelle au produit des magnitudes des charges et inversement proportionnelle au carré de la distance entre elles. La direction de la force est le long de la ligne qui relie les deux charges.

>Modèle

ID:(1497, 0)



Loi de Coulomb

Storyboard

Les charges exercent des forces l'une sur l'autre ; si elles sont de même signe, la force est répulsive, et si elles sont de signes opposés, elle est attractive. Cette force est régie par la loi de Coulomb et est proportionnelle au produit des magnitudes des charges et inversement proportionnelle au carré de la distance entre elles. La direction de la force est le long de la ligne qui relie les deux charges.

Variables

Symbole
Texte
Variable
Valeur
Unités
Calculer
Valor MKS
Unités MKS
$Q$
Q
Charge
C
$q$
q
Charge d'essai
C
$Q_i$
Q_i
Charge des ions i
C
$\epsilon$
epsilon
Constante diélectrique
-
$r$
r
Distance
m
$\vec{F}$
&F
Force
N
$F$
F
Force à masse constante
N
$N$
N
Nombre de charges
-
$\vec{r}$
&r
Position
m
$\vec{u}_i$
&u_i
Position d'une charge i
m
$\vec{s}_1$
&s_1
Poste 1
m
$\vec{s}_2$
&s_2
Poste 2
m
$\hat{r}$
&&r
Verson
-

Calculs


D'abord, sélectionnez l'équation:   à ,  puis, sélectionnez la variable:   à 

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Calculs

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 Variable   Donnée   Calculer   Cible :   Équation   À utiliser



Équations

A force ($\vec{F}$), g n r e entre deux charges repr sent es par a charge d'essai ($q$) et a charge ($Q$), qui se trouvent une distance de a distance ($r$), est calcul e en utilisant a constante de champ électrique ($\epsilon_0$) et a constante diélectrique ($\epsilon$). La direction est le long de a distance ($r$), ce qui peut tre repr sent par le verson ($\hat{r}$). Par cons quent, la loi est exprim e comme suit :

equation=15772

Si l'on consid re que a distance ($r$) est la distance entre a poste 1 ($\vec{s}_1$) et a poste 2 ($\vec{s}_2$), cela peut tre exprim comme :

equation=10390

et pour le verson ($\hat{r}$), en utilisant :

equation=10391

En associant a position ($\vec{r}$) avec a poste 2 ($\vec{s}_2$), a poste 1 ($\vec{s}_1$) avec a position d'une charge i ($\vec{u}_i$) et a charge ($Q$) avec a charge des ions i ($Q_i$), on peut conclure que le total de a force ($\vec{F}$) est :

equation

La magnitude de a force à masse constante ($F$) g n r e entre deux charges, repr sent es par a charge d'essai ($q$) et a charge ($Q$), qui se trouvent une distance de a distance ($r$), est calcul e en utilisant a constante de champ électrique ($\epsilon_0$) et a constante diélectrique ($\epsilon$) de la mani re suivante :

equation=3212

Pour mod liser a force ($\vec{F}$) entre les charges sous forme vectorielle, il faut inclure la direction dans laquelle elle agit, d finie par le verson ($\hat{r}$), ce qui donne :

equation


Exemples


mechanisms

Une mani re de comprendre la nature de la force entre deux charges est de consid rer que l'interaction est mod lis e par l' change de particules, qui dans ce cas sont des photons. Le nombre de ces messagers est proportionnel la charge qui les met ainsi qu' la probabilit qu'ils soient captur s par l'autre charge. Dans ce sens,

la force devrait tre proportionnelle au produit des deux charges.



D'autre part, ces messagers sont mis dans toutes les directions, se distribuant sur une sph re imaginaire entourant la charge. La surface de cette sph re est $4\pi r^2$, o

r est le rayon, correspondant la distance entre les charges. Par cons quent,

la force devrait tre inversement proportionnelle au carr de la distance entre les charges, c'est- -dire inversement proportionnelle la surface de la sph re centr e sur l'autre charge.



Cette distribution peut tre repr sent e visuellement comme la surface autour d'une charge et le 'c ne' dans lequel les photons sont captur s par l'autre charge.

image

Ainsi, la force, en tant que quantit scalaire, prendrait la forme

$F \propto \displaystyle\frac{qQ}{4\pi r^2}$

La force entre les charges lectriques d pend de :

• Les magnitudes des charges, tant positive si les deux charges ont le m me signe et n gative si elles ont des signes oppos s.
• La magnitude de la force diminue avec le carr de la distance entre les charges.
• La direction de la force s'aligne le long de la ligne qui relie les deux charges.

image

Pour cette raison, Coulomb [1] a formul que a force à masse constante ($F$) est proportionnelle au produit des magnitudes des charges a charge d'essai ($q$) et a charge ($Q$), inversement proportionnelle au carr de a distance ($r$) qui les s pare, avec des constantes de proportionnalit a constante diélectrique ($\epsilon$) et a constante de champ électrique ($\epsilon_0$) :

equation=3212

La force de Coulomb agit dans la direction de a distance ($r$), qui peut tre repr sent e par le verson ($\hat{r}$). Par cons quent, l' quation pr c dente peut tre g n ralis e comme suit :

equation=15772

[1] "Premier M moire sur l lectricit et le Magn tisme", Charles-Augustin de Coulomb, Acad mie Royale des Sciences Paris, 1785.

A force ($\vec{F}$), g n r e entre deux charges repr sent es par a charge d'essai ($q$) et a charge ($Q$), qui se trouvent une distance de a distance ($r$), est calcul e en utilisant a constante de champ électrique ($\epsilon_0$) et a constante diélectrique ($\epsilon$). La direction est le long de a distance ($r$), ce qui peut tre repr sent par le verson ($\hat{r}$). Par cons quent, la loi est exprim e comme suit :

equation=15772

Si l'on consid re que a distance ($r$) est la distance entre a poste 1 ($\vec{s}_1$) et a poste 2 ($\vec{s}_2$), cela peut tre exprim comme :

equation=10390

et pour le verson ($\hat{r}$), en utilisant :

equation=10391

En associant a position ($\vec{r}$) avec a poste 2 ($\vec{s}_2$), a poste 1 ($\vec{s}_1$) avec a position d'une charge i ($\vec{u}_i$) et a charge ($Q$) avec a charge des ions i ($Q_i$), on peut conclure que le total de a force ($\vec{F}$) est :

equation=10392


model

A distance ($r$) repr sente la distance entre a poste 1 ($\vec{s}_1$) et a poste 2 ($\vec{s}_2$), qui peut tre exprim e comme suitxa0:

kyon

Le verson ($\hat{r}$) le long de la distance entre a poste 1 ($\vec{s}_1$) et a poste 2 ($\vec{s}_2$) peut tre calcul en utilisant la formule suivante :

kyon

La magnitude de a force à masse constante ($F$) g n r e entre deux charges, repr sent es par a charge d'essai ($q$) et a charge ($Q$), qui se trouvent une distance de a distance ($r$), est calcul e en utilisant a constante de champ électrique ($\epsilon_0$) et a constante diélectrique ($\epsilon$) de la mani re suivante :

kyon

A force ($\vec{F}$), g n r e entre deux charges repr sent es par a charge d'essai ($q$) et a charge ($Q$), qui se trouvent une distance de a distance ($r$), est calcul e en utilisant a constante de champ électrique ($\epsilon_0$) et a constante diélectrique ($\epsilon$). La direction est le long de a distance ($r$), ce qui peut tre repr sent par le verson ($\hat{r}$). Par cons quent, la loi s' crit comme suit :

kyon

A force ($\vec{F}$) sur a charge d'essai ($q$) A position ($\vec{r}$) d pendra de le nombre de charges ($N$), comptabilis es avec l'indice $i$ repr sent es par a charge des ions i ($Q_i$) situ es a position d'une charge i ($\vec{u}_i$). Avec les param tres a constante diélectrique ($\epsilon$) et a constante de champ électrique ($\epsilon_0$), cela peut s' crire comme suit :

kyon


>Modèle

ID:(1497, 0)



Mécanismes

Définition


ID:(15264, 0)



Description phénoménologique de l'interaction entre charges

Image

Une manière de comprendre la nature de la force entre deux charges est de considérer que l'interaction est modélisée par l'échange de particules, qui dans ce cas sont des photons. Le nombre de ces messagers est proportionnel à la charge qui les émet ainsi qu'à la probabilité qu'ils soient capturés par l'autre charge. Dans ce sens,

la force devrait être proportionnelle au produit des deux charges.



D'autre part, ces messagers sont émis dans toutes les directions, se distribuant sur une sphère imaginaire entourant la charge. La surface de cette sphère est $4\pi r^2$, où

r est le rayon, correspondant à la distance entre les charges. Par conséquent,

la force devrait être inversement proportionnelle au carré de la distance entre les charges, c'est-à-dire inversement proportionnelle à la surface de la sphère centrée sur l'autre charge.



Cette distribution peut être représentée visuellement comme la surface autour d'une charge et le 'cône' dans lequel les photons sont capturés par l'autre charge.



Ainsi, la force, en tant que quantité scalaire, prendrait la forme

$F \propto \displaystyle\frac{qQ}{4\pi r^2}$

ID:(11363, 0)



Force coulombienne

Noter

La force entre les charges électriques dépend de :

• Les magnitudes des charges, étant positive si les deux charges ont le même signe et négative si elles ont des signes opposés.
• La magnitude de la force diminue avec le carré de la distance entre les charges.
• La direction de la force s'aligne le long de la ligne qui relie les deux charges.



Pour cette raison, Coulomb [1] a formulé que a force à masse constante ($F$) est proportionnelle au produit des magnitudes des charges a charge d'essai ($q$) et a charge ($Q$), inversement proportionnelle au carré de a distance ($r$) qui les sépare, avec des constantes de proportionnalité A constante diélectrique ($\epsilon$) et a constante de champ électrique ($\epsilon_0$) :



La force de Coulomb agit dans la direction de a distance ($r$), qui peut être représentée par le verson ($\hat{r}$). Par conséquent, l'équation précédente peut être généralisée comme suit :

[1] "Premier Mémoire sur lÉlectricité et le Magnétisme", Charles-Augustin de Coulomb, Académie Royale des Sciences à Paris, 1785.

ID:(1697, 0)



Loi de Coulomb pour une distribution de charges

Citation

A force ($\vec{F}$), générée entre deux charges représentées par a charge d'essai ($q$) et a charge ($Q$), qui se trouvent à une distance de a distance ($r$), est calculée en utilisant a constante de champ électrique ($\epsilon_0$) et a constante diélectrique ($\epsilon$). La direction est le long de a distance ($r$), ce qui peut être représenté par le verson ($\hat{r}$). Par conséquent, la loi est exprimée comme suit :



Si l'on considère que a distance ($r$) est la distance entre a poste 1 ($\vec{s}_1$) et a poste 2 ($\vec{s}_2$), cela peut être exprimé comme :



et pour le verson ($\hat{r}$), en utilisant :



En associant a position ($\vec{r}$) avec a poste 2 ($\vec{s}_2$), a poste 1 ($\vec{s}_1$) avec a position d'une charge i ($\vec{u}_i$) et a charge ($Q$) avec a charge des ions i ($Q_i$), on peut conclure que le total de a force ($\vec{F}$) est :

ID:(15773, 0)



Modèle

Exercer


ID:(15323, 0)