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Photographie, Physique, Dix-huitième siècle, Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), Coulomb, Fonctions de, Électromagnétisme, Physiciens français, Balances de torsion
Balance de Coulomb
Balance de Coulomb, Exposition Hautes Tensions, 18 Octobre 2008 - 5 Janvier 2009, Musée de la vie bourguignonne, Dijon. Charles-Augustin Coulomb énonce la loi d'interaction électrostatique en 1785 suite à de nombreuses mesures réalisées grâce à la balance de Coulomb qu'il a mise au point pour détecter des forces d'interaction très faibles. Il s'agit d'une balance de torsion pour laquelle la mesure de l'angle de torsion à l'équilibre permet de déterminer l'intensité de forces répulsives. Dans le cas de forces attractives c'est l'étude des oscillations du système qui permet de déterminer l'intensité des forces. Une charge électrique est placée à l'extrémité d'une tige horizontale fixée à fil vertical dont les caractéristiques de torsion sont préalablement établies. Le principe de la mesure consiste à compenser, grâce au couple de torsion du fil vertical, le couple exercé par une autre charge électrique amenée au voisinage de la charge fixée sur la tige.
Balance de Coulomb
Balance de torsion de Coulomb, gravure de l'époque. Source : Mémoires de l'Académie Royale des Sciences An. 1785, p.576, pl.XIII.
Dessins et plans, Rouge, Électrostatique, Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), Coulomb, Fonctions de, Signes et symboles
Charges électriques identiques
Des charges électriques identiques se repoussent. Entre deux charges électriques q et q' séparées par une distance d s'exerce une force (électrostatique) d'intensité F=k_C~frac{q imes q'}{d^2}. Dans cette formule : les charges électriques q et q' s'expriment en coulombs (sans la majuscule). Le coulomb est l'unité de charge électrique, en l'honneur de Charles de Coulomb ; la distance d s'exprime en mètres ; la force F s'exprime en newtons. Chacune des deux charges exerce l'une sur l'autre une force de même intensité ; selon le signe des charges, elles s'attirent ou se repoussent. La constante kC est appelée constante de Coulomb et vaut environ 9cdot 10^9 en unités du système international.
Dessins et plans, Bleu, Rouge, Électrostatique, Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), Balances de torsion, Électricité, Attraction, Champs électriques, Signes et symboles
Charges électriques opposées
Des charges électriques opposées s'attirent. C'est Charles de Coulomb qui, à l'aide d'une balance de torsion, a énoncé le premier la loi physique exprimant la force qui s'exerce entre deux charges électriques. Pour prendre en compte les phénomènes de répulsion et d'attraction, on a donc attribué un signe aux deux types de charges découverts par du Fay : l'« électricité résineuse » s'est vue attribuée aux charges négatives, l'« électricité vitreuse » s'est vue attribuée aux charges positives.
Coulomb, force d'attraction
Force d'attraction, d'après la formule de Coulomb : Les deux charges q et q' ont des signes différents, elles s'attirent. Deux charges électriques q et q' exercent l'une sur l'autre des forces d'interaction électrostatique, dont la valeur est proportionnelle à chacune des charges et inversement proportionnelle au carré de la distance d qui les sépare.
Dessins et plans, Dix-huitième siècle, Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), Coulomb, Fonctions de, Électromagnétisme, Physiciens français
Loi de Coulomb
Dans les deux cas, la force est proportionnelle au produit des charges et varie en carré inverse de la distance entre les charges. La loi de Coulomb exprime, en électrostatique, la force de l'interaction électrique entre deux particules chargées électriquement. Elle est nommée d'après le physicien français Charles-Augustin Coulomb qui l'a énoncée en 1785 et elle forme la base de l'électrostatique. Elle peut s'énoncer ainsi : « L'intensité de la force électrostatique entre deux charges électriques est proportionnelle au produit des deux charges et est inversement proportionnelle au carré de la distance entre les deux charges. La force est portée par la droite passant par les deux charges.
Dessins et plans, Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), Coulomb, Fonctions de, Électromagnétisme, Action et réaction (philosophie)
Répulsion attraction selon les charges
L'équation fondamentale de l'électrostatique est la loi de Coulomb, qui décrit la force d'interaction entre deux charges ponctuelles. deux charges de même signe se repoussent et que deux charges de signes contraires s'attirent proportionnellement au produit de leurs charges et inversement proportionnellement au carré de leur distance ; les forces sont de valeurs égales et de sens opposés, conformément au principe de l'action et de la réaction.