Le champ créé par une charge

Plutôt que de parler de la force entre deux charges, on peut dire qu'une charge Q modifie l'espace autour d'elle : elle y crée un champ électrique. Une seconde charge q, placée en un point, ne « voit » pas Q directement — elle ne ressent que le champ présent là où elle se trouve.

Le champ créé par une charge ponctuelle Q à la distance r se déduit directement de la loi de Coulomb :

   E = k · |Q| / r²        (le champ, en volts par metre)
   F = q · E               (la force subie par une charge q placee dans ce champ)

Le champ décroît lui aussi en 1/r². On le représente par des lignes de champ, qui sortent des charges positives et entrent dans les charges négatives :

      charge +                    charge −
       \  |  /                     /  |  \
     <-- (+) -->                 --> (−) <--
       /  |  \                     \  |  /
   (les lignes fuient +)        (les lignes plongent vers −)

Là où les lignes sont resserrées, le champ est intense ; là où elles s'écartent, il est faible. L'intérêt de cette notion est immense : une fois le champ connu en un point, la force sur n'importe quelle charge q placée là est simplement F = qE. On sépare ainsi la cause (Q qui crée le champ) de l'effet (q qui le subit). C'est cette idée de champ, née de la loi de Coulomb, qui structure tout l'électromagnétisme.