Par beau temps, il règne près du sol un champ électrostatique…

Exercice d'entraînement · niveau 2 · physique (première), chapitre 2 — Interactions fondamentales et notion de champ · Lire et exploiter une carte de champ

Énoncé

Par beau temps, il règne près du sol un champ électrostatique terrestre vertical, dirigé vers le bas, de valeur $E \approx 100$ $V / m$ .

Quel est le signe de la charge portée par la surface de la Terre ?
Calculer la force subie par une charge $q = + 1, 0$ $μ C$ et la comparer au poids d'une masse de $1, 0$ g.
Sous un orage, $E$ peut atteindre $1 0^{4}$ $V / m$ . Que devient la force ?

Corrigé

1. Le champ est dirigé vers le sol : les lignes de champ meurent sur la Terre, donc la surface terrestre porte une charge négative.<br> 2. $F = q E = 1, 0 \times 1 0^{- 6} \times 100 = 1, 0 \times 1 0^{- 4}$ $N$ , dirigée vers le bas ( $q > 0$ ). Le poids d'une masse de $1, 0$ g vaut $1, 0 \times 1 0^{- 3} \times 9, 8 \approx 9, 8 \times 1 0^{- 3}$ $N$ : la force électrique est environ $100$ fois plus faible.<br> 3. $F = 1, 0 \times 1 0^{- 6} \times 1 0^{4} = 1, 0 \times 1 0^{- 2}$ $N$ : elle devient comparable au poids du gramme. C'est ce qui permet aux gouttelettes et aux cristaux de glace de se déplacer contre la gravité dans un cumulonimbus.

Contrôle : $E$ multiplié par $100$ multiplie $F$ par $100$ — la relation $F = q E$ est linéaire, contrairement à la loi de Coulomb en $\frac{1}{r ^{2}}$ .

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.