Champs scalaires et champs vectoriels dans l'espace

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Champ scalaire : un nombre en chaque point (température, pression, altitude) ; carte de couleurs ou lignes d'égale valeur. • Champ vectoriel : un vecteur en chaque point (vent, G, E) ; flèches ou lignes de champ. • Champ vectoriel uniforme : même direction, même sens et même valeur en tout point de la région.

Le cours

Champs scalaires et champs vectoriels dans l'espace On parle de champ lorsqu'une grandeur physique prend une valeur en chaque point d'une région de l'espace. • Champ scalaire : la grandeur est un nombre (avec son unité). Exemples : la température dans une pièce, la pression atmosphérique, l'altitude du relief, la masse volumique de l'eau de mer selon la profondeur. On le représente par une carte en couleurs ou par des lignes reliant les points de même valeur (isothermes, isobares, courbes de niveau). • Champ vectoriel : la grandeur est un vecteur (direction, sens, valeur). Exemples : la vitesse du vent, la vitesse du courant d'une rivière, le champ de gravitation G, le champ électrostatique E. On le représente par des flèches placées en différents points, ou par des lignes de champ. Champ uniforme Un champ est uniforme dans une région s'il a la même valeur en tout point de cette région. Pour un champ vectoriel, cela exige que le vecteur soit le même partout : même direction, même sens et même valeur. Lecture d'une carte de champ scalaire : là où les lignes de même valeur sont resserrées, la grandeur varie vite d'un point à l'autre ; là où elles sont espacées, elle varie lentement. Astuce et méthode clé Pose-toi la question : « peut-on dire dans quelle direction pointe cette grandeur ? ». Si oui (le vent souffle vers l'est), le champ est vectoriel ; si non (il fait 20\ ^C), il est scalaire. Piège classique à éviter Un champ vectoriel de valeur constante n'est pas forcément uniforme : deux vents de 20\ km/h, l'un vers le nord, l'autre vers l'est, sont deux vecteurs différents.

Dans ce chapitre

• Modèle du point matériel et système mécanique de Seconde
• Modélisation des forces, vecteur force et unité Newton de Seconde
• Loi de gravitation universelle de Newton de Seconde
• Loi de Coulomb pour l'interaction électrostatique
• Comparaison entre interaction électrostatique et gravitationnelle
• Champs scalaires et champs vectoriels dans l'espace
• Champ gravitationnel créé par une masse ponctuelle
• Champ de pesanteur terrestre uniforme localement
• Champ électrostatique créé par une charge ponctuelle
• Champ électrostatique uniforme entre deux armatures parallèles
• Lignes de champ et cartographie d'un champ vectoriel
• Mouvement d'une particule chargée dans un champ électrostatique uniforme
• Principe de fonctionnement d'un oscilloscope ou spectromètre
• Bilan : Synthèse et méthode sur Interactions fondamentales et champs