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Utiliser l'expression donnant la valeur d'une force électrostatique Méthode

Sommaire

1Repérer les deux grandeurs données 2Rappeler l'expression de la valeur de la force électrostatique 3Isoler la grandeur désirée 4Convertir, le cas échéant 5Effectuer l'application numérique

La valeur de la force électrostatique que subit une particule dans un champ électrique dépend de sa charge électrique et de la valeur du champ électrique.

Soit une charge q de valeur -1,0 mC dans un champ de valeur 10 V.m-1. Calculer la valeur de la force électrostatique subie par la charge.

Etape 1

Repérer les deux grandeurs données

On repère les deux grandeurs données, parmi : la valeur de la force électrostatique Fe, la charge électrique q de la particule et la valeur du champ électrique E.

L'énoncé donne :

  • La charge électrique : q = -1{,}0 mC
  • La valeur du champ électrique : E = 10 V.m-1
Etape 2

Rappeler l'expression de la valeur de la force électrostatique

On rappelle l'expression de la valeur de la force électrostatique : F_e = |q| \times E, mais en adaptant les notations à celles des grandeurs données.

L'énoncé ne précisant pas de notations, on peut écrire l'expression de la force électrostatique que subit la particule ainsi :

F_e = |q| \times E

Etape 3

Isoler la grandeur désirée

On isole la grandeur que l'on doit calculer.

Ici, la grandeur à calculer est déjà isolée dans la formule.

Etape 4

Convertir, le cas échéant

On convertit, le cas échéant les grandeurs afin que :

  • La valeur de la force électrostatique soit exprimée en Newtons (N)
  • La charge électrique soit exprimée en Coulombs (C)
  • La valeur du champ électrique soit exprimée en Volts par mètre (V.m-1)

Parmi les grandeurs données :

  • La valeur du champ électrique est bien exprimée en Volts par mètre (V.m-1).
  • La charge électrique doit être convertie en Coulombs (C) :

q = -1{,}0 mC

Soit, en convertissant :

q = -1{,}0 \times 10^{-3} C

Etape 5

Effectuer l'application numérique

On effectue l'application numérique, le résultat devant être écrit avec autant de chiffres significatifs que la donnée qui en a le moins et exprimé dans les unités légales :

  • La valeur de la force d'interaction électrique en Newtons (N)
  • La charge électrique en Coulombs (C)
  • La valeur du champ électrique en volt par mètre (V.m-1)

Dans le cas du calcul d'une charge électrique, le résultat sera sa valeur absolue. Seule une indication de l'énoncé sur l'orientation de la force électrostatique par rapport au champ électrique, permet de déterminer son signe.

Puisque \overrightarrow{F_e} = q \times \overrightarrow{E} :

  • Si la force électrostatique \overrightarrow{F_e} est de même sens que le champ électrique \overrightarrow{E}, c'est que la charge de la particule est positive.
  • Si la force électrostatique \overrightarrow{F_e} est de sens opposé à celui du champ électrique \overrightarrow{E}, c'est que la charge de la particule est négative.

On effectue l'application numérique :

F_e = |-1{,}0 \times 10^{-3}| \times 10

La valeur de la force électrostatique que subit la particule est donc :

F_e = 1{,}0 \times 10^{-2} N