Description de l'image : Du nom de Charles-Augustin de Coulomb, la loi de Coulomb (F=kqq/r²) est une équation qui représente la force électrique attractive ou répulsive (F) de deux charges ponctuelles (q).
L'équation de Coulomb est l'une des lois fondamentales de l'électrostatique décrivant l'interaction électrique entre des charges électriques. Cette équation est nommée d'après le physicien français Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), qui l'a formulée au 18ème siècle.
L'équation de Coulomb s'exprime mathématiquement comme suit : F = k q₁ q₂ / r²
- F est la force électrostatique entre deux charges électriques ponctuelles q₁ et q₂.
- k est la constante de Coulomb (8.9875×109 N m2/C2), qui dépend du système d'unités utilisé et de la permittivité du vide (capacité d'un espace vide de se polariser en réponse à un champ électrique appliqué).
- r est la distance entre les deux charges.
La force électrostatique agit sur les charges électriques positives et négatives, et elle peut être attractive (entre charges opposées) ou répulsive (entre charges de même signe).
Cette force est décrite par la loi de Coulomb. La charge électrique est exprimée en coulombs (C) dans le système international d'unités (SI). Les électrons portent une charge élémentaire négative d'environ -1,602 x 10-19 C, tandis que les protons portent une charge positive égale en valeur absolue.
La force électrostatique diminue avec le carré de la distance entre les charges. Cela signifie que plus les charges sont éloignées, plus la force diminue rapidement. Inversement plus les charges sont rapprochées, plus la force augmente. Cela explique la répulsion entre les protons qui sont des particules chargées positivement. Selon la loi de Coulomb, la force électrostatique entre deux protons est directement proportionnelle au produit de leurs charges positives (q1 et q2) et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare (r2). Comme cette distance (r) est très petite, de l'ordre du femtomètre (1 femtomètre = 1×10-15 m), la force électrostatique est énorme.
L'équation de Coulomb est valide pour des charges immobiles dans le cadre de l'électricité statique. Si les charges sont en mouvement, il faudrait tenir compte des effets de la relativité restreinte (magnétisme) et utiliser les équations de Maxwell de l'électromagnétisme.
La force électrostatique est une force fondamentale de la nature, et elle est responsable de nombreux phénomènes électriques observés dans la vie quotidienne.
L'électricité statique est un phénomène électrique qui se produit lorsque des charges électriques stationnaires s'accumulent à la surface d'un objet isolant. Des charges électriques se forment lorsque des objets sont frottés ensemble, créant des étincelles ou des sensations de choc électrique.
La foudre est un phénomène naturel électrique très puissant qui se produit lorsqu'il y a une décharge électrique entre les nuages chargés d'électricité statique et le sol ou entre les nuages eux-mêmes.
Les aurores boréales et australes sont de spectaculaires affichages lumineux dans les régions polaires causés par les particules chargées du vent solaire entrant en collision avec les particules chargées de l'atmosphère terrestre.
Les feux de Saint-Elme sont des phénomènes lumineux qui se produisent parfois sur des objets pointus tels que les mâts de navires ou les sommets des arbres pendant les orages. Ils sont causés par l'accumulation de charges électriques dans l'air autour de ces objets.
Les éclairs en boule sont des sphères lumineuses électriques flottantes qui peuvent apparaitre pendant les orages et se déplacer de manière erratique.
L'électricité statique atmosphérique est également responsable de la présence d'une couche d'ions dans l'ionosphère terrestre, qui joue un rôle important dans les communications radio et les phénomènes de réfraction des ondes électromagnétiques.
Théorie du mur de Planck