Qu'est-ce qu'un champ électrique?
Un champ électrique peut être considéré comme la sphère d'influence d'un objet chargé électriquement. Tout ce qui a une charge électrique affectera et sera affecté par d'autres corps chargés. Si deux objets chargés sont placés suffisamment près l'un de l'autre, chacun subira une force mesurable agissant sur lui. Le champ est théoriquement infini en étendue, mais sa magnitude diminue avec la distance par rapport à la source selon la loi carrée inverse. Cela signifie que si la distance est doublée, la force du champ est divisée par quatre et à trois fois la distance, la force est divisée par neuf, et ainsi de suite. le champ devient donc négligeable à grande distance.
Étant donné qu'une charge électrique peut être positive ou négative, le champ électrique est un champ vectoriel, ce qui signifie qu'il a une direction et une magnitude. Deux objets chargés électriquement subiront une force de répulsion s'ils ont le même type de charge et une force attractive s'ils ont des types de charge différents. La force subie par un objet chargé dans un champ électrique peut être calculée comme suit: F = Eq, où F est la force en newtons, E est le champ électrique en volts par mètre (v / m) et q est la charge en coulombs. Cette équation peut être modifiée pour donner la force du champ, E, en volts par mètre: E = F / q. Ces exemples s’appliquent à de petits objets ponctuels; pour des corps chargés plus complexes, ou multiples, les calculs sont plus compliqués.
La direction d'un champ électrique est définie comme la direction dans laquelle la force électrique serait ressentie par un objet à charge positive placé dans le champ. Ainsi, le champ se détournerait d’une charge positive vers une charge négative, car les charges identiques se repoussent et des charges différentes s’attirent. Dans le cas de deux corps avec le même type de charge, chacun subirait une force - calculable à l'aide de l'équation F = Eq - éloignée de l'autre objet. Inversement, pour deux corps de charge opposée, chacun subirait une force dirigée vers l'autre objet.
Une ligne de champ électrique peut être dessinée avec une flèche pointant à l’écart d’une charge positive et pointant vers une charge négative. Ainsi, un objet chargé positivement serait représenté avec des lignes de champ pointant vers lui dans toutes les directions et un objet chargé négativement avec des lignes de champ convergeant sur lui. Ceci, cependant, est juste une convention et n'indique pas qu'il y a quelque chose de physique qui pointe dans une direction particulière.
Le concept de champ électrique tel que décrit ci-dessus fait partie de la physique «classique». La description classique fonctionne bien pour les applications quotidiennes, mais n'explique pas ce qui se passe réellement lorsque des objets chargés s'attirent ou se repoussent. Une branche de la théorie quantique connue sous le nom d'électrodynamique quantique (QED) tente de le faire en termes d'échange de photons, porteurs de la force électromagnétique.