Chapitre 5 : Interactions forces et champs⚓︎
I - Phénomènes d'électrisation⚓︎
A savoir
Un corps peut être électrisé de trois façons.
Par frottement⚓︎
Un corps frotté par un autre peut perdre ou gagner des électrons et se charger électriquement.
Par contact⚓︎
Un corps chargé peut charger un autre corps par contact : les électrons passent d’un corps à l’autre qui se charge négativement.
Par influence⚓︎
Un corps chargé peut influencer la répartition des charges dans un autre corps : la nouvelle répartition des charges crée des zones positives et négatives, l'ensemble restant neutre.
II - Modélisation des interactions⚓︎
A savoir
1️⃣Interaction gravitationnelle⚓︎
▶️ Capsule : Interaction gravitationnelle
L’interaction gravitationnelle entre deux corps de masses \(m_A\) et \(m_B\) séparés par une distance d est modélisée par deux forces \(\overrightarrow{F}_{A/B}\) et \(\overrightarrow{F}_{B/A}\) telles que :
Intensité de la force gravitationnelle : \({F}_{A/B}={F}_{B/A}=G \times \frac{{m_A}\times{m_B}}{d^2}\)
2️⃣ Interaction électrostatique⚓︎
▶️ Capsule : Calculer une force électrostatique
L’interaction électrostatique entre deux corps de charges \(q_A\) et \(q_B\) séparés par une distance d est modélisée par deux forces \(\overrightarrow{F}_{A/B}\) et \(\overrightarrow{F}_{B/A}\) telles que :
Intensité de la force électrostatique : \({F}_{A/B}={F}_{B/A}=k \times \frac{\lvert{q_A}\times{q_B}\rvert}{d^2}\)
3️⃣ Comparaison entre les deux interactions
▶️ Capsule : Interaction électrostatique et gravitationnelle
| Analogies | Différences | |
|---|---|---|
| Interaction gravitationnelle | Interaction électrostatique | |
| Variation en \(\frac{1}{d^2}\) | Application entre deux masse \(m_A\) et \(m_B\) | Application entre deux charges \(q_A\) et \(q_B\) |
| Portée illimitée | Prépondérence à l’achelle astronomique | Prépondérence à l’achelle humaine, atomique |
| Forces représentées par des vecteurs de même direction | Toujours attractive | Attractive ou répulsive |
III - Champs⚓︎
Capsule : ▶️ Cartographier un champ
A savoir
Du fait de ses propriétés physiques (masse, charge...) un objet modifie les propriétés de l'espace qui l’entoure et crée ainsi un champ autour de lui (gravitationnel, électrostatique …)
Un objet (masse, charge…) placé dans un champ subit une force (gravitationnelle, électrostatique …) Un champ vectoriel est représenté par un vecteur.
| Champ gravitationnel | Champ électrostatique |
|---|---|
 |
 |
Cartographier un champ consiste à déterminer ses caractéristiques en plusieurs points de l'espace puis à le représenter.
Une ligne de champ vectoriel est une ligne tangente en chacun de ses points au vecteur champ. Elle est orientée par une flèche dans le sens du champ.
| Champ gravitationnel | Champ électrostatique | |
|---|---|---|
| Corps source du champ | Corps de masse mA | Corps de charge qA |
| Système placé dans le champ | Corps de masse mB à une distance d de A | Corps de charge qB à une distance d de A |
| Relation entre le champ et la force exercée sur le système | \(\overrightarrow{\mathcal{G}}= \frac{\overrightarrow{F}_{B/A}}{m_B}\) | \(\overrightarrow{E}= \frac{\overrightarrow{F}_{B/A}}{q_B}\) |
| Expression vectorielle de la force exercée sur le système | \(\overrightarrow{F}_{A/B}=-G \times \frac{{m_A}\times{m_B}}{d^2}\times\overrightarrow{u}_{AB}\) | \(\overrightarrow{F}_{A/B}=k \times \frac{{q_A}\times{q_B}}{d^2}\times\overrightarrow{u}_{AB}\) |
| Expression vectorielle du champ | \(\overrightarrow{\mathcal{G}}= \frac{\overrightarrow{F}_{B/A}}{m_B}=-G \times \frac{{m_A}}{d^2}\times\overrightarrow{u}_{AB}\) | \(\overrightarrow{E}= \frac{\overrightarrow{F}_{B/A}}{q_B}=k \times \frac{{q_A}}{d^2}\times\overrightarrow{u}_{AB}\) |
| Valeur du champ | \(\mathcal{G}=G \times \frac{{m_A}}{d^2}\) | \(E=k \times \frac{\lvert{q_A}\rvert}{d^2}\) |
| avec | \(\left\{\begin{array}{l} {G:constante~de~gravitation~universelle.}\\{m_A : masses~en~kilogramme(kg)}\\{d : distance~entre~les~deux~corps~en~mètres(m).}\end{array}\right.\) | \(\left\{\begin{array}{l} {k:constante~électrostatique.}\\{q_A : charges~en~coulomb(C)}\\{d : distance~entre~les~deux~corps~en~mètres(m).}\end{array}\right.\) |
| Lignes de champ |  |
 |