LA CHARGE ELECTRIQUE

2.1 - Définition 

La charge électrique d’une  particule est une grandeur  scalaire (algébrique) qui caractérise les actions électromagnétiques subies ou exercée par la particule. 
La charge électrique joue dans l’interaction électrostatique le même rôle que joue la masse (scalaire positive) dans l’interaction gravitationnelle. 
Les expériences d’électrisation montrent qu’il existe  deux classes de particules chargées : deux particules chargées d’une même classe se repoussent alors que deux particules chargées appartenant à des classes différentes s’attirent. Par  convention, l’une des classes sera dite chargée positivement, l’autre chargée négativement. Ainsi, si le proton est affecté d’une charge positive et l’électron d’une charge négative, aucune considération physique ne peut justifier ce choix qui n’a aucune incidence sur la théorie de l’électromagnétisme.

2.2 - Quantification de la charge

A l’échelle  microscopique, l‘expérience montre  (Millikan, 1913), montre que la charge électrique varie de façon discontinue et se présente par unité sous forme de quantité bien déterminée. On dit qu’elle est quantifiée. Sa valeur est un multiple entier d’une charge qu’on peut prendre comme charge élémentaire, notée e. C’est la valeur absolue de la charge de l’électron e = 1,60219 10-19
 C.
Les particules élémentaires, constituants de la matière, ont pour charges:
-  électron : q = -e = - l,60 10-19 C
-  proton    : q = + e = l,60 10-19 C
-  neutron  : la charge est nulle.
L’unité de la charge est le coulomb C dans le SI. (MKSA). C’est la quantité de charge transportée par un courant de 1 Ampère pendant 1 seconde (Q = I t).
1 C = 6,25 1018e
C’est un nombre élevé de particules. Dans la pratique, on utilise le mC et le μC. 
    Notons, qu’à l’échelle  macroscopiques (grand nombre de charge élémentaires) la nature discontinue de la charge n’a plus de sens : la charge électrique paraît être une grandeur susceptible de variation continue.

2.3 - Invariance de la charge électrique

  Le principe de conservation de la charge est des principes fondamentaux de conservation qui sont à la base de la physique,  tels que la conservation de l’énergie, de la quantité de mouvement, du moment cinétique, ...
La charge totale d’un système n’est pas modifiée par suite du mouvement des charges. La loi de conservation de la charge est valable en relativité, c’est-à-dire même si la charge se déplace à une vitesse proche de celle de la lumière. On dit que la charge électrique est une grandeur qui est conservée : c’est un  invariant relativiste. Des expériences ont permis de montrer que la valeur de la charge d’un électron ne dépend pas de sa vitesse : la valeur est donc la même pour un observateur en mouvement par rapport à la charge. Ce n’est pas le cas de toutes les grandeurs physiques : l’énergie  est conservée mais n’est pas un invariant relativiste.



Modifié le: Thursday 13 February 2020, 14:21