Objectif d'apprentissage 8.1.A : Décrire la force électrique résultant des interactions entre objets ou systèmes chargés.
- 8.1.A.1 La charge est une propriété fondamentale de toute matière.
- 8.1.A.1.i La charge est une grandeur scalaire et est décrite comme positive ou négative.
- 8.1.A.1.ii La magnitude de la charge d'un électron ou d'un proton unique, la charge élémentaire $e$, peut être considérée comme la quantité indivisible la plus petite de charge.
- 8.1.A.1.iii La charge d'un électron est $-e$ et la charge d'un proton est $+e$, et un neutron n'a aucune charge électrique.
- 8.1.A.1.iv Une charge ponctuelle est un modèle selon lequel la taille physique d'un objet ou d'un système chargé est négligeable dans le contexte de la situation analysée.
- 8.1.A.2 La loi de Coulomb décrit la force électrostatique entre deux objets chargés comme étant directement proportionnelle à la magnitude de chacune des charges et inversement proportionnelle au carré de la distance entre les objets.
- Équation pertinente : $\left| \vec{F}_E \right| = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0} \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2} = k \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2}$
- 8.1.A.3 La direction de la force électrostatique dépend des signes des charges des objets interagissant et est alignée le long de la ligne de séparation entre les objets.
- 8.1.A.3.i Deux objets portant des charges de même signe exercent des forces répulsives l'un sur l'autre.
- 8.1.A.3.ii Deux objets portant des charges de signes opposés exercent des forces attractives l'un sur l'autre.
- 8.1.A.4 Les forces électriques sont responsables de certaines propriétés macroscopiques des objets rencontrés dans l'expérience quotidienne. Cependant, le grand nombre d'interactions de particules qui se produisent rend plus commode de traiter les forces quotidiennes en termes de forces non fondamentales appelées forces de contact, telles que la force normale, le frottement et la tension.
Objectif d'apprentissage 8.1.B : Décrire les forces électriques et gravitationnelles résultant des interactions entre objets chargés possédant une masse.
- 8.1.B.1 Les forces électrostatiques peuvent être attractives ou répulsives, tandis que les forces gravitationnelles sont toujours attractives.
- 8.1.B.2 Pour tout couple d'objets possédant une masse et une charge électrique, la magnitude de la force gravitationnelle est généralement bien inférieure à celle de la force électrostatique.
- 8.1.B.3 Les forces gravitationnelles dominent aux grandes échelles malgré leur faiblesse relative face aux forces électrostatiques, car les systèmes à grande échelle ont tendance à être électriquement neutres.
Objectif d'apprentissage 8.1.C : Décrire la permittivité électrique d'un matériau ou d'un milieu.
- 8.1.C.1 La permittivité électrique est une mesure du degré auquel un matériau ou un milieu est polarisé en présence d'un champ électrique.
- 8.1.C.2 La polarisation électrique peut être modélisée comme le réarrangement induit des électrons par un champ électrique externe, entraînant une séparation de charges positives et négatives au sein d'un matériau ou d'un milieu.
- 8.1.C.3 Le vide possède une valeur constante de permittivité électrique, $\varepsilon_0$, qui apparaît dans les relations physiques.
- 8.1.C.4 La permittivité de la matière a une valeur différente de celle du vide, résultat de la composition et de l'agencement de la matière.
- 8.1.C.4.i Dans un matériau donné, la permittivité électrique est déterminée par la facilité avec laquelle les électrons peuvent changer de configuration au sein du matériau.
- 8.1.C.4.ii Les conducteurs sont fabriqués à partir de matériaux conducteurs électriques dans lesquels les porteurs de charge se déplacent facilement ; les isolants sont fabriqués à partir de matériaux non conducteurs électriques dans lesquels les porteurs de charge ne peuvent pas se déplacer facilement.
Énoncé de limite : AP Physics C : Électricité & Magnétisme ne demande aux étudiants que d'effectuer des calculs de la force électrique entre quatre objets ou systèmes chargés interagissants maximum. L'analyse de la force électrique résultante provenant de plus de charges est autorisée dans des situations de haute symétrie. Notez que les étudiants sont attendus pour calculer les champs électriques de distributions de charges, comme décrit dans les chapitres 8.4 et 8.6.
