ÉLECTRICITÉLois et applications

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

L'électrostatique

La matière est électriquement neutre puisqu'elle est composée d'atomes qui comportent autant d'électrons (chargés négativement) que de protons (chargés positivement). L'électrisation correspond à un gain ou à une perte d'électrons par rapport à la neutralité. Toute charge électrique est donc un multiple entier d'une charge insécable « e », dite charge élémentaire, la charge de l'électron étant égale à —e.

La loi de Coulomb

Le phénomène d'électrisation se manifeste par l'existence de forces électrostatiques s'exerçant entre corps électrisés. Ces forces sont attractives pour deux charges de signes contraires et répulsives pour deux charges de même signe. Ainsi, l'électrostatique est construite à partir de la loi de Coulomb qui, comme la loi de Newton, précise que la force électrostatique s'exerçant entre deux charges ponctuelles est inversement proportionnelle au carré de la distance : F = (1/4πε0) (Qq/r2) u (où u est un vecteur unitaire et ε0 la permittivité du vide, ε0 = 107/4πc2, c étant la célérité de la lumière dans le vide). Cette loi postule la possibilité d'une action à distance sans contact matériel et introduit le concept de champ électrostatique : la charge Q crée en tout point de l'espace une perturbation, le vecteur champ électrostatique E = (1/4πε0) (Q/r2) u. La charge q placée dans ce champ E est alors soumise à la force F = qE (fig. 1).

Création d'un champ électrique

Dessin : Création d'un champ électrique

La charge Q crée un champ électrique en tout point de l'espace, ce champ exerce une force sur toute autre charge q. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Ces notions sont généralisées au cas de diverses distributions de charges.

La fonction potentiel électrostatique (V) permet d'évaluer le travail (W) des forces électrostatiques pour amener une charge q d'un point A à un point B en fonction de la différence de potentiel : WAB = q(VA —VB) Dans le cas d'une charge ponctuelle, la fonction potentiel s'exprime par V(r) = (1/4πε0) (Q/r) + Cte. Le potentiel électrique s'exprime en volts (V), le champ électrique en volts par mètre (V.m—1).

Les ordres de grandeur, les applications

L'unité de charge étant le coulomb (C), la charge élémentaire vaut e = 1,6 × 10—19 C.

Dans les phénomè [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 8 pages

Médias de l’article

Principaux phénomènes électriques et lois fondamentales qui les régissent

Principaux phénomènes électriques et lois fondamentales qui les régissent
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

La fée électricité

La fée électricité
Crédits : Encyclopædia Universalis France

vidéo

Création d'un champ électrique

Création d'un champ électrique
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Lois fondamentales

Lois fondamentales
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 8 médias de l'article


Écrit par :

Classification

Autres références

«  ÉLECTRICITÉ  » est également traité dans :

ÉLECTRICITÉ - Vue d'ensemble

  • Écrit par 
  • Gérard FOURNET
  •  • 745 mots

L'étude des phénomènes électriques constitue une des bases de la description de l'Univers ; ces phénomènes sont partout présents : les forces qui agissent au sein de toute matière entre les électrons et les noyaux atomiques sont des forces électriques ; la lumière est une onde électromagnétique.Les premières observations électrostatiques et magnétostatiques dont nous soyons sûrs datent du […] Lire la suite

ÉLECTRICITÉ - Histoire

  • Écrit par 
  • Jacques NICOLLE
  •  • 6 205 mots
  •  • 11 médias

La science de l'électricité s'est peu à peu constituée à partir de simples observations des phénomènes de la nature. La boussole en est la première application.La possibilité de produire à volonté de l'électricité fut acquise seulement au xviie siècle (machines statiques de Guericke et Huygens), et, au début du […] Lire la suite

AMPÈRE ANDRÉ-MARIE (1775-1836)

  • Écrit par 
  • Louis POUDENSAN
  •  • 1 782 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Le fondateur de l'électromagnétisme »  : […] Jusqu'en 1820, on connaissait l' électricité grâce à la pile de Volta et à la balance de Coulomb. On connaissait aussi le magnétisme et la lumière. Mais entre ces trois ordres de phénomènes, on n'établissait aucune relation, et, ignorant leur nature intime, on ne savait même pas déterminer et régler leurs manifestations. En 1820, le physicien danois Hans Christian Œrsted découvre que le voisinage […] Lire la suite

BIPM (Bureau international des poids et mesures)

  • Écrit par 
  • Céline FELLAG ARIOUET
  •  • 1 570 mots

Dans le chapitre « Activités scientifiques et coopération internationale »  : […] Les mesures sont au cœur des activités humaines. Le BIPM représente la communauté métrologique internationale dont il s’efforce d’optimiser la reconnaissance et l’impact. Il travaille avec les différents laboratoires nationaux de métrologie et autres partenaires stratégiques pour promouvoir et faire progresser la comparabilité mondiale des mesures afin de favoriser la découverte et l'innovation s […] Lire la suite

BRAUN KARL FERDINAND (1850-1918)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 271 mots

Né le 6 juin 1850 à Fulda (Allemagne), Karl Ferdinand Braun fit ses études universitaires à Marburg et à Berlin. Après une thèse sur l'oscillation des cordes élastiques, il obtint divers postes d'enseignant qui le menèrent successivement à Würzburg, Leipzig, Marburg, Strasbourg (alors allemande), Karlsruhe et Tübingen où il resta dix ans avant de retourner, en 1895, à Strasbourg, comme directeur d […] Lire la suite

CAVENDISH HENRY (1731-1810)

  • Écrit par 
  • Jacques GUILLERME
  •  • 1 847 mots

Dans le chapitre « Électrostatique et courant électrique »  : […] L'œuvre scientifique de Cavendish ne se limite pas à la chimie pneumatique. Doué d'une bonne culture mathématique, il a étudié avec bonheur les phénomènes électriques et dynamiques ; malheureusement, une grande partie de ses recherches sont demeurées inédites, jusqu'à ce que Maxwell attire l'attention des érudits sur ses manuscrits. C'est en se fondant sur le modèle newtonien de l'attraction qu' […] Lire la suite

CENTRALE NUCLÉAIRE DE SHIPPINGPORT (Ohio)

  • Écrit par 
  • Robert DAUTRAY
  •  • 258 mots

La première centrale nucléaire civile de la filière R.E.P. (réacteur à eau pressurisée) produisant de l'électricité de manière industrielle a été mise en service, aux États-Unis, le 2 décembre 1957 à Shippingport, près de Pittsburgh (Ohio). Celle-ci utilisait un réacteur nucléaire de 60 mégawatts électriques (MWe), modéré et refroidi par de l'eau ordinaire, avec un combustible en uranium légèremen […] Lire la suite

CHARBON - Industrie charbonnière

  • Écrit par 
  • Michel BENECH, 
  • Pierre BERTE, 
  • Jacques BONNET, 
  • Robert PENTEL
  •  • 11 876 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Le marché charbonnier français »  : […] Le marché charbonnier français ne correspond plus qu'aux importations de houille. Elles sont stabilisées depuis quelques années aux environs de 20 millions de tonnes (21,5 Mt en 2005). Ces importations concernent du charbon vapeur (65 p. 100), destiné à la production d'électricité, et du charbon à coke (35 p. 100), utilisé pour la sidérurgie. Les cinq principaux pays d'origine sont l'Australie (5 […] Lire la suite

CHARBONNAGES DE FRANCE

  • Écrit par 
  • Pierre BERTE
  •  • 593 mots

Les Charbonnages de France sont nés en 1946 de la nationalisation des Houillères de France, pour la plupart déjà intensivement exploitées depuis plus d'un siècle. Depuis leur création jusqu'à leur disssolution en 2007, leur mission a considérablement évolué. De fournisseur de l'énergie principale du pays, l'entreprise est passée à un rôle d'acteur industriel placé sur un marché concurrentiel. Opér […] Lire la suite

CONDUCTION DE L'ÉLECTRICITÉ

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 167 mots
  •  • 1 média

Les travaux sur l'électricité de Stephen Gray (1666-1736) marquent la découverte de la conduction électrique. En février 1729, ayant frotté un grand tube de verre fermé par deux bouchons de liège, il constate « qu'il y avait certainement une vertu attractive communiquée au bouchon par le tube excité ». Il parvient à transmettre sur de grandes distances le pouvoir d'attraction en utilisant une fice […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Jean-Marie DONNINI, Lucien QUARANTA, « ÉLECTRICITÉ - Lois et applications », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 septembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/electricite-lois-et-applications/