Réussite Haïti – Physique NS4
Fiche 26 – Loi de Coulomb
Attraction – répulsion – charges – distance – constante k.
Objectif : comprendre l’interaction électrique entre deux charges, établir la formule F = k q₁ q₂ / r² et analyser les effets de la distance et du signe des charges.
1. Interaction entre deux charges
Deux charges électriques q₁ et q₂ exercent l’une sur l’autre une force :
- d’attraction si elles sont de signes opposés,
- de répulsion si elles sont de même signe.
La force dépend :
- de la valeur des charges,
- de la distance r qui les sépare,
- du milieu dans lequel elles se trouvent.
2. Loi de Coulomb
La norme de la force électrique entre deux charges ponctuelles est :
F = k * (q₁ q₂) / r²
- F en newtons (N),
- q₁ et q₂ en coulombs (C),
- r en mètres (m).
Constante de Coulomb k
k = 9,0 × 10⁹ N·m²·C⁻²
Valeur valable dans le vide et dans l’air (approximativement).
3. Sens de la force électrique
- Si q₁ q₂ > 0 → force de répulsion.
- Si q₁ q₂ < 0 → force d’attraction.
- La force agit selon la droite reliant les deux charges.
4. Influence de la distance
La force diminue rapidement avec la distance :
F ∝ 1 / r²
- Si r double → F est divisée par 4.
- Si r triple → F est divisée par 9.
5. Lien avec le champ électrique E
Pour une charge q₁ créant un champ E en un point :
E = k q₁ / r²
Et pour une charge q₂ placée dans ce champ :
F = q₂ E
(Correspond parfaitement à la loi de Coulomb.)
6. Exemple simple (écriture générale)
F = 9 × 10⁹ × (q₁ q₂) / r²
Si q₁ = q₂ = 1×10⁻⁶ C et r = 0,10 m :
F = 9 × 10⁹ × (10⁻⁶ × 10⁻⁶) / 0,10² = 0,9 N
Force de répulsion (charges de même signe).
7. À retenir absolument
- Loi de Coulomb : F = k q₁ q₂ / r².
- k = 9×10⁹ N·m²·C⁻².
- Attraction si les charges sont de signes opposés.
- Répulsion si elles ont le même signe.
- La force diminue avec 1/r².
- F est colinéaire à la droite qui relie les charges.
- Lien avec le champ : E = k q / r² et F = qE.