Champ électrostatique uniforme entre deux armatures parallèles

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Entre les armatures d'un condensateur plan : champ uniforme, perpendiculaire aux plaques, orienté de la plaque + vers la plaque -. • Valeur : E = U/d (U en V, d en m, E en V/m). • Force sur une charge q : F = q\,E, la même en tout point entre les plaques.

Le cours

Champ électrostatique uniforme entre deux armatures parallèles Un condensateur plan est formé de deux plaques métalliques parallèles (les armatures), séparées d'une distance d, entre lesquelles on applique une tension U. L'armature reliée à la borne + porte une charge +Q, l'autre une charge -Q. Entre les armatures, loin des bords, le champ électrostatique est uniforme : • direction : perpendiculaire aux armatures ; • sens : de l'armature positive vers l'armature négative ; • valeur : E = U/d avec U en volts, d en mètres et E en V/m. Les lignes de champ sont des segments parallèles, régulièrement espacés, allant de la plaque + vers la plaque -. Utiliser ce champ Toute charge q placée entre les plaques subit la même force F = q\,E en tout point : une charge positive est poussée vers la plaque -, une charge négative (électron) vers la plaque +. Ordre de grandeur : dans l'air sec, une décharge (étincelle) se produit lorsque le champ dépasse environ 3 10^6\ V/m. Astuce et méthode clé Le V/m se lit « volts par mètre » : E = U/d donne directement l'unité ; il est équivalent au N/C puisque F = q\,E. Piège classique à éviter La distance d est souvent donnée en mm ou en cm : pour U = 100\ V et d = 5,0\ mm, E = 1005,0 10^-3 = 2,0 10^4\ V/m, et non 20\ V/m.

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