COURS DE PHYSIQUE Electricité

I - Généralités :
Les phénomènes électriques reposent sur l’existence de deux types de charges électriques : les charges positives et les charges négatives. Les charges positives sont dues à un excès de protons alors que les charges négatives sont dues à un excès d’électrons. L’unité de la charge électrique est le Coulomb de symbole C. La charge électrique d’un électron est :  -e = -1.6 10-19 C et celle du proton est e. La charge électrique d’un corps est un multiple de celle du proton ou de l’électron. Un corps dont la charge électrique est nulle est dit neutre. L’expérience montre que deux charges de même signe se repoussent alors que deux charges de signes contraires s’attirent.
II – Charge ponctuelle et distributions continues de charges :
Une charge est dite ponctuelle si le volume du corps chargé est infiniment petit par rapport aux distances considérées : c’est l’équivalent du point matériel en mécanique.  On dit qu’un volume V porte une distribution continue de charges si tout élément de volume dV  de V porte une charge élémentaire dq. Une telle distribution est dite volumique et
le rapport ρ=
dq dV
 est appelé densité volumique de charges.
Remarques : - Si la charge est répartie sur une surface S, la distribution est dite surfacique et le
rapport σ =
dq dS
 est appelé densité surfacique (ou superficielle) de charges.
-  Si la charge est répartie sur une ligne L, la distribution est dite linéique et le
rapport λ =
dq dL
 est appelé densité linéique de charges.
- Si la densité de charges est constante, la distribution de charges est dite uniforme et le corps est dit uniformément chargé.
III – Loi de Coulomb :
 Considérons deux charges ponctuelles q1 et q2, distantes de r et au repos dans le vide. Ces deux charges exercent l’une sur l’autre des forces égales et de sens opposés :
122 1 2 2112 u r q q kFF rrr =−= où 12 u r est un vecteur unitaire dirigé de q1 vers q2 ; et  k est une constante qui dépend du milieu (où se trouvent  les deux charges) et du système d’unités choisi.
 Dans le vide, k =
1 4 0 πε
  où ε0 est la permittivité du vide (ε
π0 9 1 36 10 = dans le système
international –MKSA-). Soit donc : k = 9 109 (MKSA). Puisque la permittivité de l’air est très proche de celle du vide, cette valeur de k reste valable aussi dans l’air avec une très bonne approximation.