FORMULES de PHYSIQUE
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CHARGE éLECTRIQUE
-charge électrique
Une charge électrique est une grandeur induite par une entité d'induction électrique P (inductrice préexistante)
Synonyme : quantité d’électricité
Equation aux dimensions structurelles : T.I
Cette équation aux dimensions semble indiquer qu'une quantité d'électricité est fonction du temps, ce qui est totalement paradoxal.
Mais cette absurdité provient d'une loi française qui a osé se mêler de Physique, bien que n'y connaissant rien. Cette loi impose en effet de prendre comme grandeur électrique fondamentale l’intensité (i) qui elle-même dépend du temps, autre grandeur fondamentale !
Or une fondamentale qui dépend d'une autre fondamentale est une ineptie logique (c'est un peu comme si l'on prétendait que la date dépend de la météo...)
La vraie fondamentale en électricité devrait être la présente charge électrique (notion induite mais indépendante du temps) et l'intensité resterait bien sûr une "charge appliquée pendant un certain temps"
Symbole grandeur : Q
Unité S.I.+ = le Coulomb(C ) qui est légalement la charge transportée en une seconde par un courant de 1 ampère
Relations entre unités :
1 Faraday vaut 9,649.104 C.
1 ampère-heure (A-h) vaut 3,600.103 C.
1 microcoulomb (μC) vaut 10-6 C.
1 Franklin-ou statcoulomb-(e.s.u) vaut 3,335.10-10 C
1 Calorie par Volt (Cal/V) vaut 4,185.10-14 C.
1 charge élémentaire (e) vaut .1,60214.10-19 C
1 charge éventuelle du photon vaudrait < 10-51 C.
Nota 1 : le Coulomb est une unité énorme (donc peu utilisé en pratique)
Nota 2: ne pas confondre le Faraday, ici unité de charge, avec le Farad , unité de capacité électrique (1 farad = 1 Faraday x1 Siemens / 105Ampères)
La charge électrique n'est pas une grandeur initiale (au sens de présence à la création du
monde)
>>> c'est une grandeur induite, c'est à dire engendrée grâce à la valeur disruptive de la
valeur de l'inductivité, qui devient alors = à (1,129409.1011 m-sr/F)
La valeur de cette charge électrique naissante est de 1,6.10-19 Coulomb, ce qui est la charge élémentaire
RELATIONS ANNEXES
On a Q = Y*.m / P ainsi que Q = c².KL.V / ζ0'.γ' ainsi que Q = E / φ'
où φ'(sr -1m-2)= fluence // m(kg)= masse // c(m/s)= constante d'Einstein (2,99792458.108 m/s) // G(m3-sr/kg-s²)= facteur de milieu dit "constante de gravitation"(8,385.10-10m3-sr/kg-s² ) // P(V-m-sr)= entité d'induction électrique (qui est aussi = E / KL, c'est à dire le champ d'induction électrique de disruption (valant 1,6.1018 V/m) divisé par la constante cosmologique KL) // Q(C) = charge électrique créée // Y*(m3-sr/s²)= charge mésonique (inductrice dispo) // γ' = rapport gyromagnétique // V(m3)= volume d'espace concerné // ζ'0= inductivité du vide (1,129409.1011 m-sr/F)
CARACTERISTIQUES d'une CHARGE ELECTRIQUE
-relation avec le temps
Q = i.t
avec Q(C)= charge transportée par un courant i(A) pendant un temps t(s)
-fluence de charge électrique
La charge étant une notion induite, sa fluence est aussi une notion induite >>>
on la nomme champ d’excitation électrique D (Equation aux dimensions L-2.T.I.A-1
et unité S.I.+ = C/m2-sr 1)
φ'.Q = D
où φ'(m-2.sr -1)= fluence, Q(C)= charge électrique et D(C/m²-sr)= champ d'excitation électrique
-conservation de la charge : la charge (électrique) d’un système fermé est constante
-positivité ou négativité : la charge électrique peut être positive (comme celle d'un noyau atomique) ou négative (comme celle d'un électron)
INTERACTION entre 2 CHARGES
C'est la loi de Coulomb-Newton en infiniment petit, qui l'exprime :
F = Q1.Q2.ζ’(1 + αé) / Ω.l²
où F(N)= force de liaison (répulsive si les deux charges sont de même signe) qui se crée par le truchement du photon-véhicule, échangé entre Q1 et Q2 (Coulombs) qui sont les charges électriques interactives, ζ’ est l’inductivité (le facteur de milieu pour l’électricité) et αé est la constante de couplage de l’électromagnétisme
Cette loi est parfois exprimée avec présence de ε (la permittivité), qui est l'inverse de l'inductivité, qui est le facteur logique de milieu
(ε est alors mise au dénominateur de la formule)
RELATION ENTRE La CHARGE ELECTRIQUE et son POTENTIEL INDUCTEUR
Q = l.a / ζ'
avec ζ’(m-sr/F)= inductivité du milieu
Q(C)= charge électrique
l(m)= distance
a(V-sr)= potentiel intrinsèque inducteur
CHARGES ELECTRIQUES présentes sur des SUPPORTS PARTICULIERS
-charge d’un condensateur
Q = C.U
avec Q(C)= charge d’un condensateur de capacité C(Farads)
U(V)= différence de potentiel entre ses armatures
-charge d'une batterie ou capacité (de charge) d’un accumulateur:
sous ces termes, on définit la possibilité, pour une batterie d’accumulateurs (courant continu) de stocker, puis de restituer, une certaine intensité pendant un temps donné (ce qui constitue une charge électrique puisque Q = i.t).
Elle est exprimée usuellement en Ampère-heure (A-h) unité qui vaut 3600 Coulombs
-charge élémentaire (e): on a appelé charge "élémentaire" la charge de l’électron--
qui vaut 1,602.10-19 C (identique à celle du proton)
Toutefois, on a trouvé une particule encore plus élémentaire (le quark) qui est chargée d’une fraction encore plus élémentaire (e / 3)
CHARGE ÉLECTRIQUE LINÉIQUE
C’est une charge électrique, ramenée à l’unité de longueur du conducteur qui la porte
Synonymes = Charge électrique linéaire ou Densité linéique de charge
Equation aux dimensions structurelles : L-1.T.I Symbole de désignation : q*
Unité S.I.+ : le C/ m
q* = Q / l
avec q*(C/m)= charge électrique linéique d'un conducteur de longueur l(m)
Q(C) = charge, supposée répartie uniformément sur l
CHARGE ÉLECTRIQUE LINÉIQUE SPATIALE
Synonyme >>> potentiel d'excitation électrique
C’est une charge électrique, ramenée à une longueur et ceci dans un angle solide
Symbole W unité le C/m²-sr et dimension L-1.T.I.A -1
CHARGE ÉLECTRIQUE MOLAIRE
C’est une charge électrique incluse dans (ou portée par) une quantité de matière
Equation aux dimensions : T.I.N-1 Symbole : C*
Unité S.I.+ : Coulomb par mole (C/mol)
-définition de la charge molaire
C* = Q / q
avec C*(C/mol)= charge molaire
Q(C)= charge électrique dépendant d’une certaine quantité de matière q(mol)
-la valeur de base d'une charge molaire est la constante de Faraday
C*F(constante de Faraday) = e.NA
où e est la charge élémentaire(1,6021733.10-19 C) et NA la constante d'Avogadro (soit 6,02214.1023 mol-1)
C*F est égal à 96.485 C/mol (valeur toutefois légèrement variable avec le corps en cause)
-loi de Faraday (ou de l'électrolyse)
C*F = Q.m’ / m.no
où C*F(C/mol)= charge molaire (dite Constante de Faraday, vue ci-dessus)
Q(C)= charge électrique transportée
i(A)= intensité du courant d’électrolyse pendant un temps t(s)
Elémentairement, les corps déposés sont des ions (anions, cations selon l’électrode)
m’(kg/mol)= masse molaire du corps en électrolyse
m(kg)= masse déposée à l’électrode
no= valence du corps (unissant le métal à son radical et égal au nombre d’électrons sur la couche externe)
CHARGE SPÉCIFIQUE
C'est la grandeur exprimant le comparatif entre la charge électrique et la masse de l’objet qui la supporte
Quand cet objet est une particule, la charge spécifique prend le nom de
rapport gyromagnétique Il faut se souvenir que la charge électrique infinitésimale indépendante n'existe pas, elle est toujours portée par une particule massique et le rapport gyromagnétique exprime leur relation.
Equation aux dimensions structurelles : M-1.T.I Symbole de désignation : γ'
Unité S.I + : C/kg
A l'échelle macroscopique γ' = Q / m
avec γ'(C/kg)= charge spécifique d’une masse m(kg) chargée de Q(C)