La formule de la loi de Coulomb
La force entre deux charges est directement proportionnelle au produit des charges et inversement proportionnelle au carré de la distance :
F = k · |q₁ · q₂| / r²
- F : force, en newtons (N)
- k : 8.99 × 10⁹ N·m²/C²
- q₁, q₂ : valeur de chaque charge, en coulombs (C)
- r : distance entre les charges, en mètres (m)
Dans la formule, utilise la valeur de chaque charge sans son signe. Les signes donnent le sens : des signes identiques indiquent une répulsion, et des signes opposés une attraction.
| Changement | Force |
|---|---|
| Multiplier une charge par 2 | Multipliée par 2 |
| Multiplier les deux charges par 2 | Multipliée par 4 |
| Multiplier la distance par 2 | Divisée par 4 |
| Multiplier la distance par 3 | Divisée par 9 |
Exemple résolu
q₁ = −4 µC, q₂ = +8 µC, distance 3 cm. Convertis d’abord les unités : 1 µC = 10⁻⁶ C, 3 cm = 0.03 m.
F = 8.99 × 10⁹ × (4 × 10⁻⁶ × 8 × 10⁻⁶) / 0.03² = 319.6 N
Les charges ont des signes opposés, donc elles s’attirent. Le simulateur affiche exactement cette valeur au démarrage.
Pourquoi est-ce important en chimie ?
Une liaison ionique est l’attraction entre des ions de charges opposées. Plus les charges des ions sont grandes et plus la distance est petite, plus l’attraction est forte. Les ions Mg2+ et O2− portent une charge double, donc MgO fond à 2852 °C. Les ions Na+ et Cl− portent une charge simple, donc NaCl fond à 801 °C.
Il en va de même dans un atome : les électrons de la couche externe sont loin du noyau, ils sont donc faiblement retenus et se détachent facilement.
Essaie la loi de Coulomb dans l’application Nalukh chem
Fais glisser les charges le long de la ligne et regarde comment la force change. Ce simulateur fait partie de l’accès complet. Le téléchargement est gratuit. Sans compte, tu as accès à 2 chapitres et 5 simulateurs.
Comment utiliser le simulateur ?
- Fais glisser les charges q₁ et q₂ avec le doigt le long de la ligne de 0 à 10 cm pour changer la distance. Les charges ne peuvent pas s’approcher à moins de 0.8 cm.
- Avec les curseurs Charge 1 et Charge 2, change chaque charge de −10 à +10 µC, par pas de 1 µC. Une charge négative est bleue, une charge positive est rouge et une charge nulle est grise. Plus la charge est grande, plus la boule est grosse.
- Lis la force en newtons dans le texte en haut.
- Regarde les flèches orange. Si elles pointent l’une vers l’autre, la force est attractive. Si elles pointent vers l’extérieur, la force est répulsive. La force sur chaque charge a la même valeur, donc les flèches ont la même longueur.
Exercices à essayer dans le simulateur
- Depuis la position de départ, fais glisser q₁ jusqu’à la marque 1 cm. La distance devient 6 cm, soit 2 fois plus grande. La force passe de 319.6 N à environ 80 N : elle est divisée par 4.
- Règle Charge 1 sur −8 µC. La force double et atteint 639.3 N.
- Règle Charge 1 sur +4 µC. La valeur de la force reste la même, mais les flèches pointent vers l’extérieur.
- Règle Charge 2 sur 0. La force devient 0.00 N, et les flèches disparaissent.
Erreurs fréquentes
- Utiliser la distance en centimètres. Dans la formule, la distance doit être en mètres.
- Oublier de mettre la distance au carré. Quand la distance est multipliée par 2, la force est divisée par 4, pas par 2.
