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Électricité
Courant électrique

Loi de Coulomb: Formule, définition et exemples

Loi de Coulomb: Formule, définition et exemples

La loi de Coulomb est une loi qui définit la force exercée par un champ électrique sur une charge électrique. Il s'agit de la force agissant entre les objets chargés électriquement, et est définie de manière opérationnelle par la valeur de l'interaction entre deux charges électriques ponctuelles stationnaires dans le vide.

La théorème de Coulomb stipule : « La force électrique d'attraction ou de répulsion entre deux charges est inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Charles-Augustin de Coulomb a inventé la balance de torsion pour mesurer l'attraction magnétique et électrique. Cet instrument est capable de mesurer le couple résultant de l'application d'une ou plusieurs forces sur vos bras.

Cette loi est une conséquence du théorème de Gauss qui permet de calculer le flux d'un champ électrique à travers une surface fermée connaissant les charges électriques que la surface du conducteur renferme. 

Formule de la loi de Coulomb

La force de Coulomb peut être calculée à l'aide de l'équation suivante :

Formule de la loi de Coulomb

Où:

  • F est la force coulombienne exprimée en Newtons (N)

  • 1 est la première charge ponctuelle exprimée en Coulombs (C).

  • 2 est la deuxième charge ponctuelle (C).

  • r est la distance entre deux charges ponctuelles exprimée en mètres (m).

  • C  est une constante électrostatique dont la valeur est d'environ 8,988 × 10 9 N · m 2 · C -2

Dessin de la force entre deux charges électriques

Toutes les variables décrites dans cette définition correspondent au système international d'unités.

Si le signe de la force est positif, cela signifie que la force est répulsive. Si au contraire elle est négative, la force est attractive.

De la formule, nous pouvons tirer plusieurs conclusions :

  • La force est directement proportionnelle au produit des charges électriques q1 et q2.

  • La force de Coulomb est inversement proportionnelle au carré de la distance entre les charges.

  • Les charges de signes opposés se repellent, si elles ont de signes différentes s’attirent.

Exemples de la loi de Coulomb

La loi de Coulomb s'applique chaque fois que des charges électriques et des champs électriques sont impliqués. Quelques exemples dans la vie de tous les jours :

  • Un électro-aimant : La force qu'un électro-aimant génère lorsqu'un courant le traverse.

  • Moteurs électriques : la force des moteurs électriques provient de l'interaction des charges électriques.

  • Atomes : les noyaux atomiques sont constitués de particules positives qui exercent une force répulsive. Les obligations nucléaires doivent compenser ces forces.

  • Ballon chargé d'électricité électrostatique : si on frotte une montgolfière avec un pull en laine, certains électrons du pull vont au ballon. Si nous plaçons le ballon sur le toit, il ne tombe pas, car les électrons en excès (chargés négativement) exercent une force d'attraction sur les protons (chargés positivement) des atomes sur le toit.

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Date de Publication: 17 septembre 2021
Dernière Révision: 17 septembre 2021