Travail de la force électrostatique dans un champ uniforme

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Champ uniforme entre armatures : E = U/d, orienté de l'armature + vers l'armature - ; force F = q\,E. • Travail sur un déplacement rectiligne : W_AB = q\,E AB ; d'une armature à l'autre : |W| = |q|\,U. • Force conservative : le travail ne dépend pas du chemin suivi.

Le cours

1. Champ uniforme et force électrostatique Entre deux armatures planes et parallèles, distantes de d et soumises à une tension U, le champ électrostatique E est uniforme : perpendiculaire aux armatures, orienté de l'armature positive vers l'armature négative, de valeur E = U/d (en Vm^-1). Une particule de charge q y subit la force constante F = q\,E : de même sens que E si q > 0, de sens opposé si q 2. Travail de la force La force étant constante, pour un déplacement rectiligne de A à B : W_AB(F) = q\,E AB = q\,E AB Pour un déplacement d'une armature à l'autre, parallèle au champ, de l'armature positive vers la négative : W = q\,E\,d = q\,U. Ce travail ne dépend que des positions de départ et d'arrivée : la force électrostatique en champ uniforme est conservative, comme le poids (q\,E joue le rôle de m\,g). 3. Méthode 1. Calculer E = U/d si nécessaire (avec d en mètres). 2. Orienter la force selon le signe de q (e = 1,6 10^-19\ C). 3. Lire l'angle entre F (et non E) et AB, puis calculer le travail. 4. Contrôler le signe : une particule libérée sans vitesse se déplace dans le sens de la force, le travail est moteur. 4. Attention Pour un électron, la force est opposée au champ : un électron se dirige vers l'armature positive. Oublier le signe de q inverse le sens de la force et le signe du travail.

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