Énergie potentielle d’une charge électrique dans un champ électrique uniforme (Sciences Maths) – Cours

Résumé et Points Clés

Résumé du cours : Énergie potentielle d’une charge dans un champ électrique uniforme

Ce chapitre étudie le comportement de particules chargées (électrons, ions, noyaux d’hélium) dans un champ électrostatique uniforme, généré entre deux armatures métalliques parallèles. L’objectif principal est de maîtriser les relations entre travail, énergie potentielle et mouvement.

Concepts et définitions clés :

• Travail de la force électrostatique : Pour une charge q se déplaçant de A à B dans un champ uniforme E, le travail est W_AB(F) = q * E * AB. Il est aussi égal à q * U_AB, où U_AB = V_A – V_B est la tension.
• Énergie potentielle électrique : Sa variation ΔE_p entre deux points est liée au travail : ΔE_p = -W_AB(F) = q (V_B – V_A).
• Conservation de l’énergie : En l’absence de frottements, l’énergie mécanique (cinétique + potentielle) se conserve. L’énergie cinétique acquise est égale au travail de la force électrique : (1/2)mv² = q|U|.
• Mouvement et déviation : Une charge placée dans le champ subit une force F = qE qui modifie sa trajectoire (parabolique à l’intérieur du champ, rectiligne ensuite). Le sens de la déviation dépend du signe de la charge.

Conseils pour les examens :

• Apprenez par cœur les formules W = qU et (1/2)mv² = qU pour les conversions énergie-travail-vitesse.
• Attention aux signes des charges (q positif/négatif) et à leur influence sur le travail et le sens de la force.
• Pour les mouvements paraboliques, identifiez bien la composante uniforme (selon les plaques) et la composante accélérée (perpendiculaire aux plaques).
• Dans les calculs, vérifiez toujours les unités (C, V, J, eV, m/s) et utilisez les données de l’énoncé (comme la charge élémentaire e).