Loi de Coulomb

Interaction coulombienne et électrisation

Interaction coulombienne et électrisation

La loi de Coulomb est une loi qui régit un phénomène bien connu, à savoir que deux charges « + » se repoussent, deux charges « – » se repoussent et une charge « + » et une charge « – » s’attirent. A partir de cette loi de Coulomb, on peut expliquer deux choses : le phénomène d’électrisation et  le phénomène de cohésion des cristaux ioniques.

Soient deux charges ponctuelles A et B de charge $q_A$ et $q_B$ ( C ). 

Cas 1 : charges opposées

Si $q_A$ est positif, $q_B$ est négatif ou inversement. Ici, on prend $q_A>0$ et $q_B<0$. Une charge positive et une charge négative s’attirent, on va déterminer quelles sont les forces exercées ici par $A$ sur $B$ et par $B$ sur $A.$

La force exercée par $B$ sur $A$ ainsi que celle exercée par $A$ sur $B$ sont représentées de la manière suivante :

On peut très facilement déterminer le point d’application, la direction et le sens. En intensité, la force exercée par $B$ sur $A$ vaut celle exercée par $A$ sur $B$.

On a alors la formule : $F_{B/A}= F_{A/B}= \dfrac{k|q_A q_B|}{r^2}$, avec $k$ une constante qui vaut $9,00.10^9 \ SI.$

On ne doit pas connaître par cœur cette constante car elle est donnée quand il faut utiliser cette loi. Attention à la valeur absolue qui est là car la norme d’une force est toujours positive donc on enlève les signes éventuels des charges. $r$ est la distance qui sépare le corps $A$ du corps $B.$ Au niveau des unités, la valeur d’une force est exprimée en newton (N), les charges sont exprimées en coulomb (C) et la distance $r$ doit être exprimée en mètres pour que le calcul soit correct.

Cas 2 : charges de même signe

Les charges de même signe se repoussent. On va représenter la force exercée par $A$ sur $B$ et celle exercée par $B$ sur $A$ ci-dessous :

Électrisation 

Cette loi permet d’expliquer le phénomène d’électrisation. L’électrisation c’est lorsqu’on fait apparaître des charges sur un corps, de manière temporaire puisque ces charges vont ensuite disparaître.

– La première manière de faire apparaître ces charges est de les faire apparaître par frottements. On prend, par exemple, une tige en PVC que l’on frotte avec un tissu en laine. Ainsi, on va arracher des électrons à la laine. Les électrons arrachés vont arriver sur la tige en PVC, celle-ci a donc un excès d’électrons et va être chargée négativement. La laine qui a perdu des électrons va être chargée positivement.

– La deuxième manière d’électriser un corps est par contact. On a un conducteur mis en contact avec un tube en PVC électrisé négativement. Effectivement, les électrons vont passer du tube en PVC au conducteur juste à côté. On a l’apparition de charges négatives, ici, au niveau du conducteur. Ces charges ne viennent pas de nulle part, à chaque fois qu’une charge apparaît sur le conducteur, une charge disparaît sur le PVC.

– La dernière manière d’électriser un corps est par influence. On reprend le tube en PVC chargé négativement et on approche un conducteur. Des charges positives vont se mettre du côté du tube en PVC et des charges négatives vont se mettre du côté opposé au PVC. En effet, les charges négatives vont chercher à s’éloigner du tube chargé négativement et les charges positives vont chercher à s’approcher du tube chargé négativement. Ainsi, l’objet va s’approcher du tube en PVC.