Électrisation

Charge électrique : Loi de Coulomb

C'est ainsi que l'on écrit la loi de Coulomb de façon mathématique : $$ F=K\frac{\vert{q_1.q_2}\vert}{r^2} $$

• \( F \) est l'amplitude de la force entre les charges ;
• \( q_1 \) et \( q_2 \) sont les charges mesurées en Coulombs;
• \( r \) est la distance entre les charges mesurées en mètres.

Cette force s'appelle la force électrostatique, et c'est une quantité vectorielle mesurée en Newtons.

Champ électrique

Le champ électrique le plus simple est celui d'une seule particule chargée. En utilisant la loi de Coulomb, il est possible de calculer la force entre deux particules \( q \) et \( q_i \) à une distance \( r \) , \( r_i \) étant le vecteur entre les particules.

Ici, \( \varepsilon _{0} \) est une constante appelée permittivité du vide ou permittivité diélectrique absolue, dont la valeur est d'environ \( 8,85 \times 10^{-12 }F/m \) . Si nous introduisons cette équation dans l'expression du champ et que nous fixons la charge (à laquelle le champ est appliqué) à une intensité de \( 1 \) , nous obtenons le champ de la particule \( q_i \) :

$$ \vec{F} = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0}\frac{qq_i}{r^2} r_i $$

Ici, \( k \) est la partie constante de la formule, y compris la permittivité. Sa valeur est de \( 9 \times 10^{9} kg⋅m^{3}⋅s^{-2}⋅C^{-2} \) .

Dipôle électrique

Comme les charges sont de magnitude égale, les signes opposés s'annulent, ce qui fait que la charge totale du système est nulle. Le point médian entre les deux charges est appelé centre du dipôle.

C'est quoi une conductivité électrique ?

La conductivité électrique est également connue sous le nom de conductance spécifique. La conductivité est une propriété intrinsèque d'un matériau.

Résistance

Une relation importante entre le potentiel électrique, le courant et la résistance est définie comme suit : pour un potentiel électrique fixe, le courant et la résistance sont inversement proportionnels l'un à l'autre.

Leur relation s'exprime comme suit :

$$ R = \frac{V}{I} $$

Qu'est-ce que l'électrisation ?

L'électrisation se limite aux blessures et brûlures. L'électrocution, quant à elle, cause le décès de la personne électrocutée. C'est une décharge électrique si forte (de tension ou intensité très élevée) qu'elle cause la mort.

Types d'électrisations

Il existe trois types d'électrisations :

Qu'est-ce que l'électrisation par influence ?

Qu'est-ce que l'électrisation par frottement ?

Qu'est-ce que l'électrisation par contact ?

Matériaux conducteurs et isolants

De nombreux matériaux peuvent être décrits comme des conducteurs ou des isolants électriques.

La plupart des métaux sont de bons conducteurs ; le meilleur conducteur électrique parmi les matériaux utilisés couramment à température ambiante est l'argent. D'autres métaux à forte conductivité sont le cuivre et l'aluminium. Des exemples de matériaux isolants (avec une faible conductivité) sont le verre, le bois, le papier, le plastique et la plupart des gaz. Les isolants sont parfois appelés diélectriques.

Énergie électrique

Lorsqu'une différence de potentiel est présente entre deux points d'un circuit électrique, les charges du circuit subissent une force électrique. Sous l'influence de cette force, les charges accélèrent et acquièrent ainsi de l'énergie cinétique. Nous pouvons donc considérer l'énergie électrique comme une forme d'énergie cinétique gagnée par les charges électriques lorsqu'elles subissent une force électrique.

Polarisation électrique

Les molécules d'eau ont la particularité de former des dipôles. Cela signifie qu'un côté de la molécule d'eau est chargé positivement et l'autre négativement. Les parties positives et négatives sont toutefois fermement liées entre elles et s'équilibrent mutuellement. Il n'y a donc pas de porteurs de charge libres, comme auparavant les électrons dans le conducteur.

Au début, tu peux t'imaginer que les molécules d'eau ne sont pas orientées. Maintenant, tu amènes à nouveau une forte charge négative à proximité du tube. C'est alors que se produit l'influence. Mais dans ce cas, l'eau ne possède pas de porteurs de charge libres, ce qui fait qu'il n'y a pas de séparation des charges. Un autre phénomène se produit.

En raison de l'attraction ou de la répulsion électrique, les molécules d'eau s'orientent en fonction de la charge proche. Les molécules pointent donc à peu près toutes dans la même direction, mais ne bougent pas. C'est ce que tu appelles la polarisation.

Lors de la polarisation, les particules chargées à l'intérieur d'un non-conducteur sont orientées de manière uniforme sous l'effet d'un champ électrique extérieur.

Par rapport au cas normal de l'influence électrique, la polarisation n'entraîne pas de séparation ou de déplacement des charges, mais seulement un alignement des particules et structures chargées.

Étant donné que tous les matériaux - et donc les non-conducteurs - sont composés de noyaux atomiques chargés positivement et d'électrons chargés négativement, la polarisation peut influencer chaque substance. Cette influence dépend fortement de la substance et est négligée dans presque toutes les situations quotidiennes.

Pour les substances composées de dipôles - comme l'eau - l'effet de la polarisation peut devenir si fort que les substances sont attirées en raison de la force coulombienne. C'est un peu comme lorsqu'un aimant rencontre un matériau magnétisable, l'oriente et l'attire.