Travail d'une force électrique et différence de potentiel
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• calculer le travail d'une force électrique dans un champ uniforme ;
• définir le potentiel électrique et la différence de potentiel ;
• utiliser les relations W = q(VA - VB) et E = U/d, et l'électronvolt.
Situation
Dans un tube d'oscilloscope ou d'accélérateur, des particules chargées gagnent de l'énergie en passant entre des plaques soumises à une tension. Comment calculer le travail de la force électrique qui agit sur elles ?
1. Le travail de la force électrique
Une charge q se déplace dans un champ électrique uniforme E→ : elle subit la force constante F→e = q E→.
Le long d'un petit déplacement δl→, le travail élémentaire est δW = F→e . δl→. Sur un trajet quelconque de A à B, découpé en petits segments AA1, A1A2, …, AnB, la force étant constante, la somme des travaux vaut F→e . (AA→1 + … + A→nB→) :
Le travail de la force électrique ne dépend pas du chemin suivi, seulement des positions de départ et d'arrivée (comme le travail du poids). Ce résultat reste vrai dans un champ électrique quelconque.
2. Potentiel et différence de potentiel
Dans un repère d'origine O : E→ . AB→ = E→ . (OB→ - OA→) = (- E→ . OA→) - (- E→ . OB→).
On appelle potentiel électrique du point A, dans ce champ uniforme, la grandeur VA = - E→ . OA→ (en volts, V).
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