Soit le condensateur plan schématisé ci-dessous.
Il y a entre ses armatures A et B, séparées de 50 \mu m, une tension de 2,0 volts.
Quelle est la valeur du champ électrique régnant dans ce condensateur plan ?
Pour déterminer la valeur du champ électrique régnant dans ce condensateur plan, on se sert de la formule suivante :
E=\dfrac{\left| U_{AB} \right|}{d}
Avec :
- E, l'intensité du champ électrique (V.m-1)
- U_{AB} , la tension entre les armatures A et B (V)
- d, la distance entre les armatures A et B (m)
En faisant l'application numérique, on obtient :
E=\dfrac{2{,}0}{50\times10^{-6}}
E = 4{,}0 \times10^{4} V.m-1
La valeur du champ électrique est de 4{,}0 \times10^{4} V.m-1.
Sur quel schéma le vecteur champ électrique est-il correctement représenté ?
Dans l'espace situé entre les armatures, le champ électrique est considéré comme uniforme et sa direction est perpendiculaire aux armatures.
Les champs électriques étant toujours orientés dans le sens des potentiels décroissants, le sens de celui-ci est dirigé de l'armature positive à l'armature négative.
Afin d'illustrer son uniformité dans le condensateur, on peut représenter plusieurs vecteurs (en rouge, ici) pour ce champ :
Une particule de charge +1{,}6 \times 10^{-19} coulomb pénètre dans ce condensateur.
À quelle force va-t-elle être soumise et quelle sera son intensité ?
Toute particule ayant une charge q subit, dans le voisinage d'un champ électrique E, une force électrostatique F_e dont on détermine la valeur selon la formule :
F_{e} = \left| q \right| \times E
En faisant l'application numérique, on trouve :
F_{e}=1{,}6 \times 10^{-19} \times 4{,}0 \times 10^{4}
F_{e}=6{,}4 \times 10^{-15} N
La particule est soumise à une force électrostatique de 6{,}4 \times 10^{-15} newtons.
Sur quel schéma la particule de charge q et la force F_e qu'elle subit sont-elles correctement représentées ?
La particule subissant les effets du champ électrique ayant, ici, une charge positive, la force aura la même direction et le même sens que le champ puisque \overrightarrow{F_{e}} = q\times \overrightarrow{E}. Son point d'application est la particule.
Cela donne :
