lélectrostatique

L'électrostatique est la branche de l'électromagnétisme qui étudie les phénomènes électriques lorsque les charges sont au repos ou évoluent à une vitesse suffisamment faible pour négliger les effets magnétiques. Elle concerne la répartition des charges, les champs électriques et les potentiels qui en découlent, ainsi que les forces entre charges.

La loi fondamentale est celle de Coulomb: la force F entre deux charges ponctuelles q1 et q2 séparées par une distance r est F = k q1 q2 / r^2, dirigée le long de la ligne joignant les charges. Le champ électrique E est défini comme la force exercée par unité de charge (E = F/q) et le potentiel V par E = -∇V. Le champ respecte le principe de superposition: les champs de plusieurs charges s’additionnent vectoriellement. Selon le milieu, les charges se déplacent différemment: dans un conducteur, elles migrent vers la surface jusqu’à ce que le champ intérieur soit nul; dans un isolant ou diélectrique, les charges peuvent rester fixes et les molécules se polarisent.

La loi de Gauss, ∮ E·dA = Q_enc/ε0, permet de déterminer le champ dans des géométries simples. Le concept de capacité C et la relation Q = C V décrivent le stockage d’énergie dans les condensateurs; l’énergie potentielle associée est E_p = 0,5 C V^2. Ces notions illustrent la séparation et le stockage d’électrons entre des conducteurs séparés par un diélectrique.

Les phénomènes électrostatiques trouvent des applications variées: décharges électrostatiques et précipitateurs pour le traitement des particules, imprimantes et photocopieurs, capteurs et dispositifs de manipulation de charges, et électricité statique dans divers procédés industriels.

L’électrostatique est un régime quasi-statique qui précède l’électrodynamique complète des équations de Maxwell; elle ne décrit pas les variations rapides des champs, où les effets magnétiques et les ondes électromagnétiques deviennent importants.