Une particule chargée placée dans un condensateur subit une force électrique qu'il faut savoir représenter.
Un électron est placé au niveau du point M dans le condensateur suivant :
Représenter la force électrique subie par cet électron.
Représenter le vecteur champ électrique
On représente le vecteur champ électrique \overrightarrow{E} régnant dans le condensateur plan en sachant qu'il est :
- perpendiculaire aux armatures ;
- orienté de l'armature positive vers l'armature négative.
La représentation du vecteur champ électrique régnant au niveau du point M est la suivante :
Rappeler l'expression de la force électrique
On rappelle l'expression de la force électrique subie par une particule dans un condensateur en fonction de sa charge électrique q et du champ électrique \overrightarrow{E} régnant dans le condensateur.
L'expression de la force électrique subie par une particule dans un condensateur en fonction de sa charge électrique q et du champ électrique \overrightarrow{E} régnant dans le condensateur est :
\overrightarrow{F} = q \times \overrightarrow{E}
Remplacer la charge électrique
Dans l'expression précédente, on remplace la charge électrique q par la charge de la particule.
Très souvent, la charge électrique de la particule est un muliple positif ou négatif de la charge élémentaire e, avec e=1{,}60.10^{-19} \text{ C}.
La charge électrique d'un ion magnésium \ce{Mg^{2+}} est :
q=2e
La charge électrique d'un électron est q=-e, l'expression de la force électrique que subit cette particule est donc :
\overrightarrow{F} = -e \times \overrightarrow{E}
Représenter la force électrique
On représente la force électrique sachant qu'elle est :
- colinéaire au vecteur champ électrique \overrightarrow{E} ;
- orientée dans le même sens que le vecteur champ électrique \overrightarrow{E} si la charge électrique de la particule est positive et orientée dans le sens opposé si elle est négative.
Ici, la charge électrique de l'électron est négative, la force qu'il subit est donc orientée dans le sens opposé au vecteur champ électrique \overrightarrow{E} :
Si une échelle est donnée et qu'il faut la respecter, il est nécessaire de calculer la valeur de la force électrique.
La valeur de la force que subit un électron placé dans un champ électrique de valeur 20 \text{ V.m}^{-1} est :
F=e \times E
F=1{,}60.10^{-19} \times 20
F=3{,}2.10^{-18} \text{ N}