Fiche de révision : Interactions fondamentales et champs

📋 Plan du Cours

1. Charge électrique et particules
2. Quantification de la charge
3. Électrisation et interactions
4. Loi de Coulomb
5. Gravitation et force gravitationnelle
6. Champs et lignes de champ

📖 1. Charge électrique et particules

🔑 Notions clés & Définitions

• Charge électrique : Propriété des particules, notée q et mesurée en coulombs, de symbole C.

📝 Points essentiels

• Le noyau atomique est constitué de nucléons, c'est-à-dire de protons et de neutrons, tandis que les électrons gravitent autour du noyau.

• La charge élémentaire positive vaut $e = 1{,}6 \times 10^{-19}\ \mathrm{C}$.

📌 Le proton porte une charge positive égale à la charge élémentaire, le neutron a une charge nulle et l'électron porte une charge négative opposée à la charge élémentaire.

💡 Astuce mémo

Proton positif, neutron neutre, électron négatif

📖 2. Quantification de la charge

★ À maîtriser

📐 Formule — La charge électrique d'un noyau atomique, d'un ion ou d'un atome est un multiple entier de la charge élémentaire : $q = n \times e$, où n est un nombre entier.

Compléments

• Le noyau de l'atome de potassium possède 19 protons et sa charge vaut $q = 19 \times 1{,}6 \times 10^{-19} = 3{,}0 \times 10^{-18}\ \mathrm{C}$.

💡 Astuce mémo

Charge élémentaire → multiple entier → charge du noyau

📖 3. Électrisation et interactions

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrisation : Phénomène au cours duquel un objet acquiert une charge électrique, ce qui peut produire une attraction ou une répulsion.

★ À maîtriser

📌 Des charges électriques de même signe se repoussent, tandis que des charges électriques de signes opposés s'attirent.

Compléments

• Quand on enlève un pull, les cheveux peuvent s'électriser et être attirés par la brosse.

💡 Astuce mémo

Charges de même signe → répulsion ; signes opposés → attraction

📖 4. Loi de Coulomb

🔑 Notions clés & Définitions

• Loi de Coulomb : Donne la force électrostatique exercée entre deux charges séparées par une distance d : $\vec{F}_{A/B} = k\frac{q_A q_B}{d^2}\vec{u}$.

★ À maîtriser

📌 La force électrostatique dépend des deux charges et décroît comme l'inverse du carré de la distance qui les sépare.

📌 D'après la troisième loi de Newton, les forces exercées réciproquement par A et B ont la même intensité et des sens opposés : $\vec{F}_{B/A} = -\vec{F}_{A/B}$.

Compléments

• Pour représenter une force de $1{,}98 \times 10^{20}\ \mathrm{N}$ avec l'échelle 1 cm pour $1{,}0 \times 10^{20}\ \mathrm{N}$, on trace un vecteur de 2,0 cm.

💡 Astuce mémo

Même intensité, sens opposés : action et réaction

📖 5. Gravitation et force gravitationnelle

🔑 Notions clés & Définitions

• Gravitation : Interaction réciproque par laquelle tous les corps possédant une masse s'attirent.

★ À maîtriser

📐 Formule — La force gravitationnelle exercée par A sur B est donnée par $\vec{F}_{A/B} = -G\frac{m_A m_B}{d^2}\vec{u}$.

📌 L'intensité de la force gravitationnelle est proportionnelle aux deux masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Compléments

• La Terre attire la Lune et la Lune attire également la Terre avec une force de même intensité et de sens opposé.

💡 Astuce mémo

Deux corps massifs reliés par deux flèches opposées

📖 6. Champs et lignes de champ

🔑 Notions clés & Définitions

• Champ physique : Associe à chaque point de l'espace une grandeur physique.

★ À maîtriser

📌 Un champ scalaire est décrit par une grandeur scalaire, comme la pression ou la température, tandis qu'un champ vectoriel est décrit par un vecteur, comme le champ du vent, le champ gravitationnel ou le champ électrostatique.

📐 Formule — L'intensité du champ électrostatique créé par une charge qA au point B vaut $E = k\frac{|q_A|}{d^2}$, avec $k = 8{,}99 \times 10^9\ \mathrm{N\cdot m^2\cdot C^{-2}}$.

• Les lignes de champ sont des courbes tangentes en chaque point au vecteur du champ et une flèche indique le sens du champ.

Compléments

📌 Plus les lignes de champ sont rapprochées, plus le champ est intense dans la zone considérée.

• Entre deux plaques métalliques, les lignes de champ électrostatique sont parallèles.

💡 Astuce mémo

Champ scalaire = nombre ; champ vectoriel = vecteur

📊 Tableaux de synthèse

Types de champs