Énergie potentielle électrostatique
Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère
À retenir
• Une charge q placée en un point de potentiel électrique V possède l'énergie potentielle électrostatique E_pe = q V (q en C, V en V, E_pe en J) • Variation entre A et B : E_pe = q (V_B - V_A) • Travail de la force électrique : W_AB(F) = q (V_A - V_B) = q\,U_AB = - E_pe • Charge élémentaire : e = 1,60 10^-19\ C ; électron : q = -e
Le cours
Énergie potentielle électrostatique • Une charge q placée en un point de potentiel électrique V possède l'énergie potentielle électrostatique E_pe = q V (q en C, V en V, E_pe en J) • Variation entre A et B : E_pe = q (V_B - V_A) • Travail de la force électrique : W_AB(F) = q (V_A - V_B) = q\,U_AB = - E_pe • Charge élémentaire : e = 1,60 10^-19\ C ; électron : q = -e Énergie potentielle d'une charge • Le potentiel électrique V (en volts) caractérise un point de l'espace ; la tension entre deux points est une différence de potentiels : U_AB = V_A - V_B. • Une charge q placée en un point de potentiel V possède l'énergie potentielle électrostatique : E_pe = q\,V • Comme pour la pesanteur, l'origine des potentiels est conventionnelle (souvent V = 0 pour la masse ou la Terre) : seules les variations E_pe ont un sens physique. Méthode : bilan énergétique d'une particule chargée 1. Noter la charge avec son signe (+e pour un proton, -e pour un électron). 2. Calculer E_pe = q (V_B - V_A). 3. Si seule la force électrique travaille, l'énergie mécanique se conserve : E_c = - E_pe. • Mini-exemple : une particule de charge 2e qui passe de 100\ V à 40\ V gagne E_c = 2 1,60 10^-19 60 1,9 10^-17\ J. Astuce et méthode clé Raisonne par analogie avec la pesanteur : la charge q joue le rôle de la masse et le potentiel V celui de g z. Une charge positive « descend » vers les potentiels bas, une charge négative « remonte » vers les potentiels hauts. Piège classique à éviter Oublier le signe de la charge : un électron qui passe de 0\ V à +2\,000\ V voit son énergie potentielle diminuer, E_pe = (-e) 2\,000 = -3,2 10^-16\ J, et il accélère.
Dans ce chapitre
- Formes d'énergie mécanique de Seconde
- Calculs de dénivelé et trigonométrie de Seconde
- Transferts thermiques et dissipation de Seconde
- Définition de l'énergie potentielle de pesanteur
- Énergie potentielle électrostatique
- Définition de l'énergie mécanique d'un système
- Théorème de conservation de l'énergie mécanique
- Évolution des énergies pour un oscillateur (pendule ou ressort)
- Non-conservation de l'énergie mécanique en présence de frottements
- Diagrammes d'énergie : puits de potentiel et zones accessibles
- Positions d'équilibre stable et instable sur un diagramme d'énergie
- Vitesse minimale de saut ou de libération dans un champ de pesanteur
- Bilan énergétique global d'un freinage régénératif (véhicules électriques)
- Bilan : Synthèse et méthode sur Énergie potentielle et énergie mécanique