Force électrique et mouvement d'une charge

La force électrique

Une charge q placée dans un champ E subit une force :

F = q * E

• Si q > 0, F est dans le même sens que E.
• Si q < 0, F est de sens opposé à E.

La norme de la force est F = |q| * E, exprimée en newtons (N) si q est en coulombs (C) et E en V/m.

Exemple : un électron entre deux plaques

Un électron (q = -1,6x10^-19 C) est placé dans un champ E = 10^5 V/m.

F = 1,6x10^-19 * 10^5 = 1,6x10^-14 N

Cette force est dirigée en sens opposé à E, car la charge de l'électron est négative.

Mouvement dans un champ uniforme

Dans un champ uniforme, la force électrique est constante (même direction, sens et norme partout). D'après la deuxième loi de Newton, une particule chargée de masse m subit une accélération constante :

a = F / m = q * E / m

Son mouvement est donc analogue à une chute libre : trajectoire rectiligne si la vitesse initiale est parallèle à E, ou parabolique si elle entre avec une vitesse initiale perpendiculaire au champ (comme un projectile).

Application

Dans certains dispositifs (oscilloscopes, imprimantes à jet d'encre), un faisceau de particules chargées traverse un champ uniforme créé par deux plaques : la déviation observée permet de mesurer le champ ou la charge des particules.

Piège classique

Ne pas oublier le signe de la charge : pour une charge négative, la force est opposée au champ E, donc la particule est déviée vers la plaque positive, pas vers la plaque négative.