Calculateur de champ électrique

Définition du champ électrique

Le champ électrique est la force par unité de charge positive placée en un point : E = F / q. Son unité est le newton par coulomb (N/C), équivalent au volt par mètre (V/m). Ce vecteur indique le sens dans lequel serait poussée une charge positive.

Charge ponctuelle

À la distance r d’une charge q, la norme du champ est

E = k × |q| / r²

avec k = 8,9876 × 10⁹ N·m²/C², constante de Coulomb. Le champ s’éloigne d’une charge positive et pointe vers une charge négative. Doubler la distance divise le champ par quatre. Le potentiel au même point est V = k × q / r, avec le signe de la charge.

Force sur une charge

Une charge q dans un champ E subit F = q × E. Une charge positive est poussée dans le sens du champ, une charge négative dans le sens opposé.

Plaques parallèles

Entre deux grandes plaques parallèles distantes de d, sous une tension V, le champ est uniforme : E = V / d. Il va de la plaque positive à la plaque négative.

Exemple

À 30 cm d’une charge de 5 nC, E = 8,9876 × 10⁹ × 5 × 10⁻⁹ / 0,3² = 499 N/C et le potentiel vaut 150 V. Sous 25 kV entre plaques distantes de 4 cm, le champ vaut 25 000 / 0,04 = 625 000 V/m. Une charge de 0,5 µC y subit 0,31 N.

Limites

La formule de charge ponctuelle concerne le vide et l’air. Celle des plaques s’applique loin des bords. Une étincelle apparaît dans l’air vers 3 × 10⁶ V/m. Les champs de plusieurs charges s’additionnent vectoriellement.

Questions fréquentes

Comment calculer le champ électrique entre deux plaques parallèles ?

Par exemple, des plaques distantes de 3 cm sous une différence de potentiel de 120 V donnent un champ de 4000 N/C. Divisez la tension par l’écartement en supposant un champ uniforme. Les effets de bord et la vérification de la limite de claquage du milieu sont exclus.

Calculer avec ces valeurs