Calculateur de la Loi de Coulomb

Catégorie : Physique
- March 23, 2025
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La loi de Coulomb décrit la force électrostatique entre deux particules chargées. Ce principe fondamental de l'électrostatique stipule que la force est directement proportionnelle au produit des charges et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Ce calculateur vous permet de déterminer la force électrostatique, le champ électrique et l'énergie potentielle entre des particules chargées en utilisant la loi de Coulomb.

Que souhaitez-vous calculer ?

Diagramme de la force électrostatique
C
? La magnitude de la première charge en Coulombs (C). Par exemple, un électron a une charge de -1,602 × 10⁻¹⁹ C.
C
? La magnitude de la deuxième charge en Coulombs (C).
? La distance entre les centres des deux charges.

Options d'affichage

? Inclure l'effet d'un milieu diélectrique entre les charges. Cela réduira la force électrostatique d'un facteur égal à la constante diélectrique.

À propos de la loi de Coulomb

La loi de Coulomb, formulée par le physicien français Charles-Augustin de Coulomb en 1785, décrit la force électrostatique entre deux particules électriquement chargées. C'est un principe fondamental de l'électrostatique.

L'expression mathématique :

La loi de Coulomb s'exprime mathématiquement comme suit :

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Où :

  • F est la force électrostatique entre les charges (en Newtons, N)
  • k est la constante de Coulomb (8,9875 × 10⁹ N·m²/C²)
  • q₁ et q₂ sont les magnitudes des charges (en Coulombs, C)
  • r est la distance entre les centres des charges (en mètres, m)
Équations liées au champ électrique :

Le champ électrique à une distance r d'une charge ponctuelle q est donné par :

E = k × |q| / r²

Le potentiel électrique à une distance r d'une charge ponctuelle q est donné par :

V = k × q / r

L'énergie potentielle électrique de deux charges ponctuelles q₁ et q₂ séparées par une distance r est donnée par :

U = k × q₁ × q₂ / r
Effet des milieux diélectriques :

Lorsque les charges sont dans un milieu autre que le vide, la force électrostatique est réduite d'un facteur égal à la constante diélectrique (ε) du milieu :

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

La constante diélectrique mesure la capacité du milieu à "stocker" l'énergie du champ électrique. Plus la constante diélectrique est élevée, plus le milieu affaiblit le champ électrique.

Milieu Constante diélectrique (ε)
Vide 1,0 (exact)
Air (à STP) 1,00059
Eau 80
Verre 5-10
Plastique 2-4
Papier 3,7
Huile 2,4
Applications clés :
  • Structure atomique et moléculaire : La loi de Coulomb explique la force attractive entre les électrons et le noyau dans les atomes.
  • Génie électrique : Utilisée dans la conception de condensateurs, isolants et autres composants électriques.
  • Liaison chimique : Les liaisons ioniques et les interactions électrostatiques dans les molécules sont décrites par la loi de Coulomb.
  • Précipitateurs électrostatiques : Utilisés pour éliminer les particules d'un flux de gaz en appliquant une charge électrique.
  • Éclairs : L'accumulation et la décharge de charges électriques dans les nuages peuvent être expliquées à l'aide de la loi de Coulomb.
  • Processus biologiques : De nombreux processus biologiques impliquent des interactions électrostatiques entre molécules chargées.

Qu'est-ce que le calculateur de la loi de Coulomb ?

Le calculateur de la loi de Coulomb est un outil conçu pour aider les utilisateurs à calculer la force électrostatique, le champ électrique, le potentiel électrique et l'énergie potentielle entre des particules chargées. Basé sur la loi de Coulomb, cet outil simplifie les calculs qui sont fondamentaux en physique, en ingénierie électrique et en chimie.

Formule de la loi de Coulomb

La loi de Coulomb est exprimée mathématiquement comme suit :

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Où :

  • F est la force électrostatique (en Newtons, N).
  • k est la constante de Coulomb (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²).
  • q₁ et q₂ sont les magnitudes des charges (en Coulombs, C).
  • r est la distance entre les centres des deux charges (en mètres, m).

Comment utiliser le calculateur

Le calculateur permet aux utilisateurs de calculer quatre valeurs différentes basées sur la loi de Coulomb :

  • Force électrostatique – Détermine la force entre deux charges.
  • Champ électrique – Calcule la force du champ à un point donné.
  • Potentiel électrique – Calcule le potentiel à une certaine distance.
  • Énergie potentielle – Évalue l'énergie stockée entre les charges.

Étapes pour utiliser le calculateur

  1. Sélectionnez ce que vous souhaitez calculer (Force, Champ, Potentiel ou Énergie).
  2. Entrez les valeurs requises telles que la magnitude de la charge et la distance.
  3. Choisissez l'unité pour la distance (mètres, centimètres, etc.).
  4. Ajustez les préférences d'affichage (décimales, notation scientifique, etc.).
  5. Cliquez sur "Calculer" pour voir les résultats.

Pourquoi utiliser ce calculateur ?

Cet outil est utile pour les étudiants, les ingénieurs et les professionnels qui ont besoin de calculs électrostatiques rapides et précis. Il aide à :

  • Comprendre les interactions électrostatiques de base en physique.
  • Résoudre des problèmes liés aux particules chargées en chimie.
  • Analyser les forces électriques dans les circuits et les matériaux.

FAQ

À quoi sert la loi de Coulomb ?

La loi de Coulomb est utilisée pour calculer la force entre des particules chargées. Elle aide à comprendre les interactions électriques dans diverses applications scientifiques et d'ingénierie.

Ce calculateur peut-il gérer différentes unités ?

Oui, vous pouvez choisir différentes unités pour la distance (mètres, centimètres, millimètres, etc.) pour répondre à vos besoins.

Le calculateur prend-il en compte le milieu entre les charges ?

Oui, il existe une option pour inclure une constante diélectrique, qui tient compte de l'effet du milieu sur la force électrostatique.

Que se passe-t-il si j'entre une charge négative ?

Les valeurs négatives indiquent des particules chargées négativement, comme les électrons. Le calculateur détermine automatiquement si la force est attractive ou répulsive en fonction du signe des charges.

Conclusion

Le calculateur de la loi de Coulomb est un outil puissant et facile à utiliser pour calculer les propriétés électrostatiques. Que vous étudiiez la physique, travailliez sur des problèmes d'ingénierie ou analysiez des forces électriques, cet outil fournit des résultats précis rapidement.