Constante de Coulomb

Constante de Coulomb

Loi de Coulomb (électrostatique)

Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Loi de Coulomb.
Force d'attraction de Coulomb entre charges de même signe (+q et +Q) et de répulsion de Coulomb ente charges de signes opposés (+q et -Q). Dans les deux cas la force est proportionnelle au produit des charges et varie en carré inverse de la distance entre les charges.

En électrostatique, la loi de Coulomb exprime la force de l'interaction électrique entre deux particules chargées électriquement. Elle est nommée d'après le physicien français Charles Augustin de Coulomb qui l'a énoncée en 1785[1] et elle forme la base de l'électrostatique. Elle peut s'énoncer ainsi :

L'intensité de la force électrostatique entre deux charges électriques est proportionnelle au produit des deux charges et est inversement proportionnelle au carré de la distance entre les deux charges. La force est portée par la droite passant par les deux charges.

Sommaire

Détermination expérimentale historique

Balance de Coulomb.

Charles de Coulomb énonce la loi d'interaction électrostatique en 1785 suite à de nombreuses mesures réalisées grâce à la balance de Coulomb qu'il a mise au point pour détecter des forces d'interaction très faibles. Il s'agit d'une balance de torsion pour laquelle la mesure de l'angle de torsion à l'équilibre permet de déterminer l'intensité de forces répulsives. Dans le cas de forces attractives c'est l'étude des oscillations du système qui permet de déterminer l'intensité des forces[1].

Une charge électrique est placée à l'extrémité d'une tige horizontale fixée à fil vertical dont les caractéristiques de torsion sont préalablement établies. Le principe de la mesure consiste à compenser, grâce au couple de torsion du fil vertical, le couple exercé par une autre charge électrique amenée au voisinage de la charge fixée sur la tige[2].

Force de Coulomb

La force F12 exercée par une charge électrique q1 placée au point de rayon vecteur r1 sur une charge q2 placée au point de rayon vecteur r2 s'écrit

\boldsymbol F_{12} = \frac{q_1 q_2}{4 \pi \epsilon_0}\frac{\boldsymbol r_2 - \boldsymbol r_1}{|\boldsymbol r_2 - \boldsymbol r_1|^3},

ε0 ≅ 8,854×10-12 F·m-1 est une constante universelle appelée constante diélectrique, ou permittivité du vide. La loi de Coulomb n'est pas valable pour des charges en mouvement mais uniquement dans un référentiel où elles sont toutes les deux fixes. La loi de Coulomb énoncé ainsi l'est en réalité dans un système d'unités où la charge électrique est une grandeur physique non commensurable avec toute autre unité issue de la mécanique newtonienne. Cette nouvelle unité motive l'introduction de la constante diélectrique pour que le rapport du produit de deux charges électrique à la permittivité du vide soit une unité de mécanique (en l'occurrence une force multipliée par une surface). On peut, de façon alternative mais souvent peu éclairante, utiliser un autre système d'unités ne faisant pas appel à une nouvelle unité pour la charge électrique. Le système d'unités le plus fréquemment utilisé est le système CGS, où la loi s'écrit plus simplement

\boldsymbol F_{12} = q_1 q_2 \frac{\boldsymbol r_2 - \boldsymbol r_1}{|\boldsymbol r_2 - \boldsymbol r_1|^3}.

Dans ce cas, les distances doivent impérativement être exprimées en centimètres et les forces en dynes. Dans ce cas, la charge électrique possède l'unité hybride appelée unité électrostatique, ou « esu », issu de l'anglais electrostatic unit, puisque le système cgs est principalement usité dans les pays anglo-saxons.

Constante de Coulomb

Le préfacteur qui intervient dans l'expression de la loi de Coulomb est aussi nommé constante de Coulomb, et est défini comme :

k_{\rm C} = \frac {1}{4 \pi \varepsilon_0}.

Notes et références

  1. a  et b Élie Lévy, Dictionnaire de Physique, Presses universitaires de France, Paris, 1988, page 193.
  2. J.-P. Pérez et al., Électromagnétisme. Fondements et applications, Masson, Paris, 1997, page 14

Voir aussi

Liens externes

Sur les autres projets Wikimedia :

  • Portail de la physique Portail de la physique
  • Portail de l’électricité et de l’électronique Portail de l’électricité et de l’électronique
Ce document provient de « Loi de Coulomb (%C3%A9lectrostatique)#Constante de Coulomb ».

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Constante de Coulomb de Wikipédia en français (auteurs)

Игры ⚽ Нужно сделать НИР?

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Constante De Structure Fine — Cet article fait partie de la série Mécanique quantique Postulats de la mécanique quantique Histo …   Wikipédia en Français

  • Constante Physique — En science, une constante physique est une quantité physique dont la valeur numérique est fixe. Contrairement à une constante mathématique, elle implique directement une grandeur physiquement mesurable. Les valeurs listées ci dessous sont des… …   Wikipédia en Français

  • Constante de structure fine — En physique, la constante de structure fine, représentée par la lettre grecque α, est une constante fondamentale qui régit la force électromagnétique assurant la cohérence des atomes et des molécules. Elle fut proposée en 1916 par le physicien… …   Wikipédia en Français

  • Constante physique — En science, une constante physique est une quantité physique dont la valeur numérique est fixe. Contrairement à une constante mathématique, elle implique directement une grandeur physiquement mesurable. Les valeurs listées ci dessous sont des… …   Wikipédia en Français

  • Constante de estructura fina — La constante de estructura fina o constante de estructura fina de Sommerfeld, normalmente representada por el símbolo α, es la constante física fundamental que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética. Es una cantidad sin… …   Wikipedia Español

  • COULOMB (C. A.) — Charles Augustin Coulomb est l’une des personnalités les plus marquantes de l’histoire des sciences et des techniques. Ses travaux ont contribué à une meilleure connaissance des phénomènes de l’électricité, du magnétisme et de la mécanique… …   Encyclopédie Universelle

  • Constante de permittivité du vide — Constante électrique La constante électrique (permittivité du vide) ou encore permittivité diélectrique du vide est une constante physique. Elle est notée ε0. Sommaire 1 Définition 2 Interprétation physique 3 Voir aussi …   Wikipédia en Français

  • Constante diélectrique du vide — Constante électrique La constante électrique (permittivité du vide) ou encore permittivité diélectrique du vide est une constante physique. Elle est notée ε0. Sommaire 1 Définition 2 Interprétation physique 3 Voir aussi …   Wikipédia en Français

  • Constante électrique — La constante électrique (permittivité du vide) ou encore permittivité diélectrique du vide est une constante physique. Elle est notée ε0. Sommaire 1 Définition 2 Interprétation physique 3 Voir aussi …   Wikipédia en Français

  • Constante Magnétique — La constante magnétique, également nommée perméabilité du vide ou encore permittivité magnétique du vide, est une constante physique. Elle est symbolisée par μ0. Dans le système SI, sa valeur est exactement : μ0 = 4π×10 7 kg·m·A 2·s 2, soit… …   Wikipédia en Français

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”