Champ électrique

Champ électrique
Description de cette image, également commentée ci-après
Représentation du champ électrique en quelques points de l'espace dû à une charge élémentaire positive.
Unités SIN.C-1
DimensionM·L·T-3·I-1
Base SIkgms−3A−1
NatureGrandeur vectorielle intensive
Symbole usuel
Lien à d'autres grandeurs
ConjuguéeDensité de charge
Champ électrique associé à son propagateur qu'est le photon.
Michael Faraday introduisit la notion de champ électrique.

En physique, le champ électrique est le champ vectoriel créé par des particules électriquement chargées. Plus précisément, en présence d'une particule chargée les propriétés locales de l'espace sont modifiées, ce que traduit justement la notion de champ. Si une autre charge se trouve dans ce champ, elle subira l'action de la force électrique exercée à distance par la particule: le champ électrique est en quelque sorte le "médiateur" de cette action à distance.

De façon plus détaillée, dans un référentiel galiléen donné, une charge q donnée, de vecteur vitesse , subit de la part des autres charges présentes (fixes ou mobiles) une force (dite de Lorentz) qui se décompose en deux parties :

,

expression dans laquelle est le champ électrique, qui décrit donc la partie de la force de Lorentz indépendante de la vitesse de la charge, et est le champ magnétique[1],[2],[N 1], qui décrit donc la partie de la force exercée sur la charge qui dépend du déplacement de celle-ci dans le référentiel d'étude. Il convient de souligner que les champs électrique et magnétique dépendent du référentiel d'étude[1].

Le champ électrique peut ainsi être défini comme le champ traduisant l'action à distance subie par une charge électrique fixe dans un référentiel donné de la part de toutes les autres charges, que celles-ci soient fixes ou mobiles.

Il peut encore être défini comme toute région de l'espace dans laquelle une charge est soumise à une force de Coulomb.

Dans le cas de charges fixes dans le référentiel d'étude, le champ électrique est appelé champ électrostatique[3]. Il est important de souligner que ce dernier champ ne se confond pas en général avec le champ électrique tel qu'il a été défini précédemment, en effet lorsque les charges sont en mouvement dans ce référentiel, il faut y ajouter un champ électrique induit dû aux déplacements des charges pour obtenir le champ électrique complet[3].

Le champ électrique présente en réalité un caractère relatif, et n'existe pas indépendamment du champ magnétique[4]. En effet, la description correcte du champ électromagnétique fait intervenir le tenseur (quadridimensionnel) de champ électromagnétique , dont les composantes temporelles correspondent à celle du champ électrique. Seul ce tenseur a un sens physique[4], et lors d'un changement de référentiel il est possible de transformer le champ électrique en un champ magnétique et vice-versa.

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