En physique, le champ électrique est un champ de force généré dans l'espace par la présence d'une ou plusieurs charges électriques ou d'un champ magnétique variant dans le temps. Avec le champ magnétique, il constitue le champ électromagnétique, responsable de l'interaction électromagnétique.
Introduit par Michael Faraday , le champ électrique se propage à la vitesse de la lumière et exerce une force sur tout objet chargé électriquement.
S'il n'est généré que par la distribution stationnaire de la charge d'espace, le champ électrique est appelé champ électrostatique et il est conservateur.
Un instrument appelé électroscope est utilisé pour mesurer l'électrification d'un corps.
L'électricité statique génère également un champ électrique. Dans ce cas, il s'agit d'un champ électrique statique qui est le champ de force généré par la répulsion et l'attraction de charges positives et négatives fixées dans l'espace.
Formule du champ électrique
La formule du champ électrique (E) en un point P généré par une charge électrique ponctuelle q1 est :
où:
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E est le vecteur de l'intensité du champ électrique qui indique l'amplitude et la direction du champ.
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q1 est la valeur de la charge mesurée. L'unité de charge électrique dans le système international d'unités est le Coulomb.
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K est la constante électrostatique qui dépend du milieu. la valeur de k dans le vide est de 9 · 10⁹ Nm² / C.
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r est la distance entre la charge et le point où le champ électrique est mesuré.
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ur est un vecteur unitaire qui va de la charge source vers le point P.
Dans le système international d'unités de mesure, il se mesure en newtons par coulomb (N/C), ou en volts par mètre (V/m).
Le champ électrique peut également être calculé pour une distribution de charge continue. Dans ce cas, il est calculé en faisant la somme vectorielle des champs générés par chaque charge électrique. Cependant, parce qu'elle est difficile à calculer, il est plus facile d'utiliser la loi de Gauss.
Une fois le vecteur du champ électrique connu, la force que ce champ exerce sur une charge témoin située en P peut être calculée :
Par conséquent, si la charge de contrôle est positive, la force exercée par le champ sera parallèle au champ. Au contraire, si la charge située en un certain point est négative, la force sera dans la direction opposée au champ.
Quelles sont les lignes d'un champ électrique ?
Les lignes de champ sont des lignes imaginaires qui décrivent la trajectoire qu'une charge positive située librement en un point décrirait pour passer de ce point à un autre au sein d'un champ électrique.
La loi de Coulomb
A partir de ces preuves expérimentales de champs électriques, Charles Augustin de Coulomb a formulé la loi de Coulomb. La loi de Coulomb quantifie la force électrique d'attraction et de répulsion des charges électriques situées à une certaine distance.
A partir de cette loi, on peut affirmer qu'un corps chargé électriquement produit un champ dans l'espace environnant tel que, si une charge ponctuelle est introduite, elle est affectée par l'effet d'une force, appelée force de Coulomb.