FORMULES de PHYSIQUE
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INTERACTION COULOMBIENNE
-interaction coulombienne
L'interaction coulombienne (ou interaction électrique ou Q.E.D) s'exprime par une force entre des charges électriques, elles-mêmes créées par des charges d'induction électrique P et véhiculées par un photon (le boson-véhicule)
Chaque charge électrique Q ainsi induite s'accroche alors sur des particules baryoniques (telles certains leptons, baryons, mésons) qui leur servent de support matériel (une charge électrique toute seule n'existe pas)
Ladite force d'interaction concerne toutes les particules portant une charge électrique mais ne concerne ni les neutrinos, ni les bosons-mésons neutres et fort peu les neutrons -car ceux-ci n'ont qu'une très faible charge électrique de 10-40 Coulomb chacun-
La loi exprimant cette force est la loi de Coulomb, similaire à celle de la gravitation (dite alors "loi de Newton") Cette loi et dite "interaction coulombienne"
Toutefois en électricité, les charges de même polarité se repoussent, contrairement aux masses qui s'attirent, dans le domaine de la gravitation)
Q.E.D
On est ici dans le domaine particulaire et la loi de Newton-Coulomb s'écrit ici avec un terme correctif dénommé constante de couplage, qui tient compte des interactions entre les particules constitutives des Q , c'est à dire les quarks, porteurs des charges dans la proportion de e/3 chacun) La loi de Newton-Coilomb est donc devenue :
F = Q1.Q2.ζ’.(1 + αé) / Ω.l² ou accessoirement (avec la sempiternelle permittivité) : F = Q1.Q2.(1 + αé) / ε.Ω.l²
F(N)= force d'attraction électromagnétique coulombienne entre 2 charges électriques
induites Q1 et Q2(C) qui baignent dans un milieu d'inductivité ζ’(sr/F) ou de permittivité ε(F/sr)
Ω(sr)= angle solide dans lequel s’effectue l’interaction (en général l’espace entier, soit 4 pi sr pour un système d’unités qui a comme unité d’angle le stéradian)
l(m)= distance entre Q1 et Q2
La constante de couplage de l'interaction Q.E.D est αé, dite constante de structure fine, et vaut (# 1/137 ou 0,00729735253)
VERSION ANCESTRALE (SIMPLIFIÉE) de la LOI de COULOMB-NEWTON
On ne tenait pas compte de la constante de couplage, c'était donc >>>
F = Q1.Q2.ζ’ / Ω.l² ou F = Q1.Q2 / ε.Ω.l²
avec mêmes symboles que ceux déjà cités
LOI de LAPLACE (qui est une conséquence de la loi précédente)
F = B.i.l.sinθ
avec F(N)= force s'appliquant sur un conducteur de longueur l(m)
i(A)= intensité du courant circulant dans le conducteur
B(T)= induction magnétique ambiante
θ(rad)= angle plan formé entre la direction du conducteur et le vecteur de B
INTERACTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE
F = Q.[E + v.B.sinθ + dT / dt]
où F(N)= force exercée par un champ électromagnétique (avec champ magnétique variable) sur une charge Q(C) en mouvement dans le vide
E(V/m)= champ d’induction électrique ambiant
B(T)= champ d’induction magnétique ambiant
v(m/s)= vitesse de mouvement de la charge Q
θ(rad)= angle plan entre la direction de B et la direction du mouvement de Q
dT(Wb/m)= variation de potentiel d’induction magnétique créée pendant le temps dt(s)
CALCUL du COUPLAGE en ÉLECTROMAGNÉTISME (POUR PARTICULES)
αé = Q².ξ' / h.c = Q² / ε.h.c
avec αé(sr)= constante de couplage, dite "constante de structure fine"
Elle est égale à 7,3.10-3 (c’est tout au moins sa valeur pour l’électron, mais elle augmente de quelques % pour les particules plus énergétiques)
h = Dirac h ou constante de Planck réduite (1,0545716.10-34J-s/rad)
Q(C)= charge électrique ξ'(m-sr/F) = inductivité du vide
ε(F/m-sr)= permittivité du vide (8,854187817.10-12 F/ m)
et Ω(sr)= angle solide
RELATION ENTRE INDUCTION et INDUIT POUR L’ÉLECTRICITÉ
F = φ'.Q.P
avec F(N)= force exercée entre une charge d’induction électrique P(V-m-sr)
et Q(C) sa charge électrique induite
φ'(m-2-sr -1)= fluence