La loi de Coulomb en physique décrit l’interaction de deux particules chargées. Il indique que la force entre les particules dépend de la taille des charges individuelles et du carré de la distance qui les sépare. Il existe deux formes de la loi, connues sous le nom de formes scalaire et vectorielle, selon que l’on exige uniquement l’amplitude de la force ou à la fois l’amplitude et la direction de la force.
La loi de Coulomb est l’une des équations les plus célèbres de l’électrostatique, qui est l’étude de la façon dont les particules chargées électriquement interagissent les unes avec les autres. Il a été découvert à l’origine par Charles Augustin de Coulomb, un scientifique français, en 1783. Sans cette découverte, la compréhension scientifique des champs électriques et magnétiques aurait été beaucoup plus difficile.
La forme de base de la loi de Coulomb, en mots, stipule que la force entre deux particules avec une charge électrique est proportionnelle à la multiplication des deux charges divisée par le carré de la distance. Cela signifie que les particules avec une charge plus élevée exercent une force plus importante les unes sur les autres que celles avec une charge plus faible. Il est important de noter que, pour trouver la valeur absolue de la force entre les particules, une constante appelée constante de Coulomb est nécessaire.
Dans la loi de Coulomb, la force est inversement proportionnelle à la distance au carré plutôt qu’à la distance elle-même. Si une quantité est inversement proportionnelle à une autre, cela signifie que la taille de l’une diminue à mesure que l’autre augmente. Cela signifie que, si la distance entre deux particules double, la force entre elles est quatre fois plus petite que deux fois seulement. La raison en est que le champ électrique d’une particule se propage en forme de sphère, ce qui signifie que plus on s’éloigne de la particule, plus la force est diluée.
Un autre facteur important à considérer dans la loi de Coulomb est que si elle est utilisée sous sa forme vectorielle, ce qui signifie que la taille de la force et la direction sont incluses, elle peut être utilisée avec des particules positives et négatives. Le résultat est que deux charges du même type se repoussent, tandis que celles du type opposé s’attirent. Les physiciens utilisent généralement la forme vectorielle de la loi de Coulomb dans les calculs, car elle fournit plus d’informations sur la force exercée sur chaque particule.
Un aspect utile de la loi de Coulomb est qu’elle peut être facilement appliquée à plus de deux particules. C’est ce qu’on appelle la loi de superposition, qui stipule que la force totale sur une particule est la somme des forces individuelles. Pour additionner des forces de cette manière, il faut la forme vectorielle de la loi de Coulomb.