⚗️ Physique-Chimie (spécialité)1ereFiche de révision

Interactions fondamentales et notion de champ

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Fiche de révision

📝 Fiche de révision — Interactions fondamentales et champ

⚡ Charge et électrisation

Charge $q$ en coulombs (C), positive ou négative, quantifiée : $q = n \times e$ , $e = 1{,}60 \times 10^{-19}$ C.
Électron $-e$ , proton $+e$ ; seuls les électrons se déplacent dans un solide. Objet négatif = gain d'électrons.
Frottement (transfert d'électrons), contact (partage de charge, même signe), influence (déplacement des charges sans contact : un objet chargé attire un objet neutre).
Même signe : répulsion ; signes opposés : attraction.

📐 Loi de Coulomb

$F = k \, \frac{\lvert q_A \rvert \lvert q_B \rvert}{d^2} \qquad k = 8{,}99 \times 10^9 \text{ N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{C}^{-2}$

$\vec{F}_{A/B} = k \dfrac{q_A q_B}{d^2} \vec{u}_{AB}$ ; $\vec{F}_{A/B} = -\vec{F}_{B/A}$ ; direction AB ; en $1/d^2$ . Ex. : $1{,}0$ µC et $1{,}0$ µC à $10$ cm : $F = 0{,}90$ N.

🌍 Gravitation et analogies

$F = G \, \frac{m_A m_B}{d^2} \qquad G = 6{,}67 \times 10^{-11} \text{ N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{kg}^{-2}$

	Électrostatique	Gravitation
Source	charge $q$ ( $\pm$ )	masse $m$ ( $+$ )
Forme	$k \lvert q_A q_B \rvert / d^2$	$G m_A m_B / d^2$
Sens	attractive ou répulsive	toujours attractive
Intensité	domine à l'échelle atomique	domine à l'échelle astronomique

Atome H : $F_e = 8{,}2 \times 10^{-8}$ N, $F_g = 3{,}6 \times 10^{-47}$ N, rapport $\approx 10^{39}$ .

🧭 Champs

	Champ de gravitation	Champ électrostatique
Définition	$\vec{g} = \vec{F}/m$	$\vec{E} = \vec{F}/q$
Créé par une source	$g = G M / d^2$ , vers le centre	$E = k \lvert Q \rvert / d^2$ , sortant si $Q > 0$ , entrant si $Q < 0$
Unité	N·kg⁻¹	N·C⁻¹ (V·m⁻¹)
Force subie	$\vec{P} = m \vec{g}$	$\vec{F} = q \vec{E}$ (sens opposé à $\vec{E}$ si $q < 0$ )
Terre / plaques	$g = 9{,}8$ N·kg⁻¹ au sol, diminue avec l'altitude	uniforme entre deux plaques : $E = U/d$

Ne pas confondre charge source $Q$ (crée $\vec{E}$ ) et charge test $q$ (subit $q\vec{E}$ ).

🧵 Lignes de champ

Tangentes au vecteur champ en chaque point, orientées dans son sens.
Charge ponctuelle : droites radiales (sortantes $+$ , entrantes $-$ ) ; resserrées = champ intense.
Deux plaques parallèles : lignes parallèles, de $+$ vers $-$ , champ uniforme.
Terre : radiales entrantes ; localement uniforme (vertical vers le bas).
Caractériser localement : direction (tangente), sens (flèche), intensité (resserrement).
Cartographie : semoule dans l'huile, sonde et voltmètre.

⚠️ Pièges à éviter

Piège	Correction
Oublier le carré de $d$	$F$ en $1/d^2$ : distance double, force divisée par $4$
Distance en cm	Convertir en m ; µC en C ( $10^{-6}$ ), nC en C ( $10^{-9}$ )
Champ $\vec{E}$ dans le sens de la force sur un électron	$\vec{F} = q\vec{E}$ avec $q < 0$ : sens opposé
« La Terre attire la pomme plus que la pomme n'attire la Terre »	Forces opposées de même valeur
Champ $g$ constant partout	Il diminue en $1/d^2$ ; uniforme seulement localement

📌 À retenir

$q = n e$ , électrisation, attraction/répulsion.
Coulomb $F = k \lvert q_A q_B \rvert / d^2$ ; gravitation $F = G m_A m_B / d^2$ : même forme.
$\vec{g} = G M/d^2 \, \vec{u}$ , $\vec{E} = k Q/d^2 \, \vec{u}$ ; $\vec{P} = m\vec{g}$ , $\vec{F} = q\vec{E}$ .
Lignes de champ radiales (charge, Terre) ou parallèles (plaques, $E = U/d$ ).

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