Électricité et magnétisme

Force de Coulomb entre deux charges

Explorez qualitativement la loi de Coulomb : la force est proportionnelle à |q₁q₂|, inversement proportionnelle à r², et son sens dépend des signes des charges. Mesurez la force lorsque les charges et leur séparation varient, puis vérifiez $F = k|q₁q₂|/r²$ .

Collège

⚠ La simulation des charges est virtuelle ; ne touchez pas aux sources haute tension lors d'expériences réelles.

Matériel

Deux charges ponctuelles déplaçables par glissement
Curseurs q₁, q₂ et distance r ; commande des lignes de champ

Protocole

Tester attraction et répulsion
Réglez q₁ et q₂ de signes opposés avec les curseurs et observez les vecteurs dirigés l'un vers l'autre ; donnez-leur le même signe pour voir la répulsion. Gardez q₁ et q₂ fixes, augmentez puis diminuez r et comparez l'intensité affichée. Activez les lignes de champ pour en voir la configuration ; vous pouvez aussi déplacer directement une sphère. Comparez les grandeurs observées à $F = k|q₁q₂|/r²$ .
Mesurer la dépendance en distance
Gardez q₁ et q₂ fixes et relevez la force pour deux distances r. Comparez à $F = k|q₁q₂|/r^2$ : doubler la distance ramène la force au quart.
Faire varier les valeurs des charges
Gardez r et les signes fixes, puis augmentez séparément les valeurs de q₁ et q₂. Observez la force, activez les lignes de champ pour comparer et notez la proportionnalité à $|q₁q₂|$ .

Simulation

Histoire de l’expérience

Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806), ingénieur militaire et physicien français, étudia les forces électriques et magnétiques à l'aide d'une balance de torsion qu'il perfectionna. Dans des mémoires publiés à partir de 1785, il suspendait de petites sphères chargées à un fil fin et mesurait sa torsion afin de quantifier les interactions à courte distance. Ses mesures montrèrent que la force entre charges ponctuelles décroît comme le carré de leur séparation et croît avec le produit de leurs valeurs absolues ; les signes déterminent attraction ou répulsion. Ces résultats expérimentaux, obtenus dans des conditions contrôlées, contribuèrent à rendre l'électricité quantitative à la fin du XVIIIe siècle. La constante de proportionnalité porte son nom, même si la formulation moderne de la loi s'inscrit dans le cadre électromagnétique élaboré plus tard.

Physiciens associés

Charles-Augustin de Coulomb

Sujets liés de la bibliothèque

Charge électrique et loi de Coulomb