La force électrique, le champ électrique
La force électrique est une force extrêmement importante dans notre monde. C'est grâce à elle que nous existons, puisque les interactions entre les particules qui nous composent sont essentiellement électriques : cette force est celle qui explique l'existence des atomes. Elle explique en effet que les électrons et les protons soient attirés et restent ensemble. Elle explique aussi la formation des molécules, et comment les molécules peuvent s'agréger, pour former nos cellules.Pour bien comprendre, on va faire le parallèle avec la force que nous connaissons le mieux par notre expérience quotidienne : la gravité.
Chaque objet a une masse, qui se mesure en kilogrammes. Plus un objet a une masse importante, plus il est difficile à bouger (à lancer, par exemple, ou même à faire rouler, on dit qu'il a une grande inertie), et plus il est difficile à soulever. En fait, le poids d'un objet, c'est à dire la force avec laquelle il est attiré par la terre, est proportionnel à sa masse. Plus la masse est grande, plus il est lourd, donc en fait, plus il est sensible à la force gravitationnelle.
Avec la force électrique, c'est pareil : chaque objet, chaque particule est plus ou moins sensible à la force électrique. Parfois, certaines particules y sont même complètement insensibles : on dit qu'elles sont électriquement neutres. C'est la charge électrique qui joue le même rôle pour la force électrique que la masse pour le poids. Plus une particule a une charge élevée, plus elle est sensible à la force électrique. La charge électrique se mesure en Coulomb.
 | Une expérience toute simple va vous montrer comment la force électrique peut intervenir : vous avez besoin d'un sac plastique, et d'un mince filet d'eau, coulant d'un robinet à peine ouvert. Mettez le sac plastique en boule. Approchez le tout près du filet d'eau : il ne se passe rien. Frottez le sac plastique contre votre pull (en laine de préférence), et approchez le à nouveau du filet d'eau. Si vous avez correctement frotté le sac plastique, vous allez voir que le filet d'eau est dévié ! C'est la force électrique qui est à l'oeuvre ici. |
Vous savez aussi que sur la lune, le poids est beaucoup plus faible (6 fois) que sur la terre. C'est parce que la lune a une masse beaucoup plus faible. En fait, plus un objet a une masse importante, plus il attire les autres objets. Et vous, par exemple, la terre vous attire, mais vous attirez aussi la terre. Seulement, comme sa masse est des milliards de fois plus grande que la votre, c'est vous qui bougez, pas elle. La terre attire la lune, puisque la lune tourne autour de la terre, mais la lune attire aussi la terre. Les marées sont la preuve la plus évidente de cela : c'est la lune qui attire l'eau de l'océan.
Pour la force électrique, c'est à la fois très semblable et très différent. Ce qui est semblable, c'est que plus la charge d'un objet est grande, plus il crée autour de lui ce qu'on appelle un champ électrique : toutes les particules chargées qui s'y trouvent ressentent alors une force électrique, créée par l'objet chargé. Plus un objet est chargé, plus il agit fortement sur les autres particules chargées.
 | Autour d'une charge négative, pour dessiner le champ électrique, on dessine en gros la force que subirait une particule positive si elle était là. Dans notre exemple, le champ électrique est orienté vers la particule, car la particule est négative, elle attire donc les particules positives. Ca n'est pas très difficile à comprendre, le champ électrique. |
Par contre, il existe une très grosse différence : deux particules ou objets chargés peuvent se repousser ! La force électrique peut faire se repousser deux particules, alors que la force gravitationnelle fait toujours s'attirer les objets. Pour en tenir compte, on a été obligé de considérer que la charge électrique d'un objet pouvait être négative. Alors que la masse d'un objet est toujours positive, elle. On s'est aperçu qu'il existait :
- Les particules positives, qui ont une charge positive et qui se repoussent entre elles,
- les particules négatives, qui sont attirées par les charges positives, mais qui se repoussent entre elles,
- les particules neutres, qui ont une charge nulle, et ne sont pas sensibles à la force électrique.
Récapitulons : ce qui compte pour la force électrique, c'est la charge électrique des objets. Plus un objet a une charge grande, plus il est sensible à la force électrique créée par d'autres objets chargés. Mais la charge, à la différence de la masse, possède un signe. Ce qui fait que deux objets chargés peuvent s'attirer ou se repousser selon le signe de leur charge.