Charge électrique et champ électrique. Théorie et pratique avec des simulations

10/09/2026

Les simulations de charge et de champ électrique en ligne de cette page vous permettront de découvrir de manière pratique comment ces concepts de la physique agissent et comment ils sont reliés entre eux. La charge électrique et le champ électrique sont des concepts fondamentaux en physique qui décrivent l’interaction des particules chargées et les forces électriques qui agissent entre elles. Nous découvrirons comment la force entre les charges est générée et ce qu’est l’intensité du champ électrique.

Ce Unité Thématique fait partie de notre collection de physique

Champ électrique

Région de l’espace où une charge subit une force. Elle est définie par la relation F = q · E, où la force est le produit de la charge par l’intensité du champ.

Charge électrique

Propriété intrinsèque des particules subatomiques qui détermine leur interaction électromagnétique, mesurée en coulombs (C) dans le SI.

Intensité du champ électrique

Grandeur vectorielle qui quantifie la force par unité de charge (E = F / q), mesurée en N/C ou V/m dans le SI.

Lignes de champ

Représentation visuelle de la direction et de l’intensité du champ électrique ; elles sortent des charges positives et entrent dans les charges négatives.

Loi de Coulomb

Loi qui établit que la force entre deux charges est proportionnelle au produit de leurs charges et inversement proportionnelle au carré de la distance : F = k · (q1 · q2) / r².

Permittivité

Propriété d’un matériau ou du vide qui décrit sa capacité à permettre ou à s’opposer à la formation d’un champ électrique en son sein.

Qu’est-ce que la charge électrique en physique ?

La charge électrique est une propriété intrinsèque des particules subatomiques, telles que les électrons et les protons. Les charges peuvent être positives (protons) ou négatives (électrons).

Force entre les charges. Loi de Coulomb

La force entre des charges électriques est une interaction fondamentale en physique ; elle est décrite par la loi de Coulomb, qui stipule que l’amplitude de la force électrique entre deux charges ponctuelles est directement proportionnelle au produit de leurs charges et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Les particules de même signe se repoussent, tandis que les particules de signes opposés s’attirent. Dans le Système international d’unités, l’unité de charge électrique est appelée coulomb (symbole C). La valeur de la constante de proportionnalité dans cette loi dépend du milieu dans lequel se trouvent les charges, mais dans le vide, on utilise couramment la valeur de 8,99 x 10⁹ N·m²/C².

Qu’est-ce que le champ électrique en physique

Le champ électrique en physique est la région de l’espace qui entoure une charge électrique et où une force électrique s’exerce sur d’autres charges. Le champ électrique est représenté par des lignes de champ, qui sont des lignes imaginaires indiquant la direction et l’intensité du champ électrique en chaque point.

Intensité du champ électrique

L’intensité du champ électrique se mesure en unités de force par charge, donc dans le Système international, elle se mesure en newtons par coulomb (N/C). Le calcul du champ électrique en un point donné s’effectue en appliquant la loi de Coulomb, qui indique que le champ est proportionnel à la grandeur de la charge qui le génère et diminue à mesure que la distance augmente.

Applications du champ électrique

Le champ électrique possède de nombreuses applications dans la vie quotidienne et dans la technologie. Par exemple, il est utilisé dans les écrans tactiles, dans la recharge des appareils électroniques, dans l’accélération de particules dans les accélérateurs de particules, et dans la production d’énergie grâce à l’interaction des champs électriques et magnétiques dans les générateurs électriques.

Champ électrique

Région de l’espace où une charge subit une force. Elle est définie par la relation F = q · E, où la force est le produit de la charge par l’intensité du champ.

Charge électrique

Propriété intrinsèque des particules subatomiques qui détermine leur interaction électromagnétique, mesurée en coulombs (C) dans le SI.

Intensité du champ électrique

Grandeur vectorielle qui quantifie la force par unité de charge (E = F / q), mesurée en N/C ou V/m dans le SI.

Lignes de champ

Représentation visuelle de la direction et de l’intensité du champ électrique ; elles sortent des charges positives et entrent dans les charges négatives.

Loi de Coulomb

Loi qui établit que la force entre deux charges est proportionnelle au produit de leurs charges et inversement proportionnelle au carré de la distance : F = k · (q1 · q2) / r².

Permittivité

Propriété d’un matériau ou du vide qui décrit sa capacité à permettre ou à s’opposer à la formation d’un champ électrique en son sein.

Découvrez le monde passionnant des STEM grâce à nos simulations en ligne gratuites et aux cours complémentaires qui les accompagnent ! Elles vous permettront d’expérimenter et d’apprendre de manière pratique. Profitez de cette occasion pour vous plonger dans des expériences virtuelles tout en poursuivant votre parcours éducatif. Éveillez votre curiosité scientifique et découvrez tout ce que l’univers des STEM a à vous offrir !

Simulations de charge et de champ électriques

Ballons et électricité statique

Prenez un ballon pour explorer les concepts de l’électrostatique tels que le transfert de charge, l’attraction, la répulsion et la charge induite.

Charge électrique

Dans cette simulation, on examine les facteurs qui déterminent le champ électrique et la tension autour d’une charge située au centre. Utilisez le panneau de position du capteur jaune pour le déplacer, mais ne le placez pas trop près de la charge centrale, sinon il sera expulsé vers les limites de la zone. Dans le panneau latéral, vous trouverez des informations sur la charge et le capteur. Cliquez sur la zone du capteur pour modifier les informations affichées.

Lorsque vous êtes prêt à commencer, appuyez sur le bouton « Begin ».

Charges et champs

Déplacez les charges positives et négatives sur le terrain de jeu et observez le champ électrique et le potentiel électrostatique. Tracez les lignes équipotentielles et découvrez leur relation avec le champ électrique. Créez des modèles de dipôles, de condensateurs et bien plus encore !

Les géants de la science

« Si j’ai vu plus loin, c’est parce que je me tiens sur les épaules de géants »

Isaac Newton

André-Marie Ampère

1775

–

1836

Le Newton de l’électricité qui a découvert les lois mathématiques de l’électrodynamique.

Michael Faraday

1791

–

1867

Le magicien de l’induction électrique qui a visualisé les lignes de force magnétiques et transformé l’industrie.

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« Si j’ai vu plus loin, c’est parce que je me tiens sur les épaules de géants »

Isaac Newton

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1831

–

1879

Le unificateur de l’électromagnétisme qui a prédit les ondes radio et a jeté les bases mathématiques de la physique moderne.

André-Marie Ampère

1775

–

1836

Le Newton de l’électricité qui a découvert les lois mathématiques de l’électrodynamique.

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Quels principes physiques permettent de définir la charge électrique comme une propriété fondamentale de la matière et comment se manifeste-t-elle dans les interactions entre particules ?

La charge électrique est une propriété intrinsèque de certaines particules, telles que les électrons et les protons, qui détermine la manière dont elles interagissent par le biais de forces électriques. Ces forces peuvent être d’attraction ou de répulsion selon le type de charge : les charges de même signe se repoussent et les charges de signes opposés s’attirent. Cette interaction est décrite par la loi de Coulomb, qui établit que la force dépend de la magnitude des charges et de la distance qui les sépare. La charge électrique ne se crée pas et ne se détruit pas, elle est uniquement transférée, ce qui explique des phénomènes quotidiens tels que l’électricité statique ou le fonctionnement des appareils électroniques. Son caractère quantifié et conservé en fait l’une des propriétés fondamentales de la matière.

Comment le concept de champ électrique est-il lié à la description des forces agissant sur une charge dans l'espace ?

Le champ électrique est un outil conceptuel qui permet de décrire comment une charge influence son environnement sans nécessiter de contact direct. Chaque charge génère un champ qui s’étend dans l’espace et qui attribue à chaque point une force potentielle qui agirait sur une autre charge placée à cet endroit. L’intensité et la direction du champ dépendent de la magnitude de la charge qui le génère et de la distance par rapport au point considéré. Cette approche facilite l’analyse de systèmes comportant de multiples charges, car elle permet de calculer la force résultante par le principe de superposition des champs. De plus, les lignes de champ offrent une représentation visuelle claire du comportement des forces électriques.

Pourquoi deux objets peuvent-ils s'attirer ou se repousser sans se toucher ? D'où « vient » cette force ?

La force n’apparaît pas de nulle part : elle provient du champ électrique qui entoure tout objet chargé. Ce champ est comme une influence invisible qui s’étend dans l’espace. Lorsqu’un autre objet chargé pénètre dans cette région, il subit une force qui peut l’attirer ou le repousser. Aucun contact physique n’est nécessaire car l’interaction se produit par l’intermédiaire du champ, tout comme pour la gravité. Il s’agit d’une forme d’action à distance, mais entièrement expliquée par la physique.

Que se passe-t-il si je rapproche de plus en plus deux charges identiques ? Existe-t-il une limite à la répulsion ?

Si les charges sont identiques, la répulsion augmente à mesure qu’elles se rapprochent, car la force électrique croît lorsque la distance diminue. En théorie, il n’y a pas de « limite » à cette répulsion : plus elles sont proches, plus la force sera grande. En pratique, avant d’atteindre des distances extrêmement faibles, d’autres effets physiques entrent en jeu, mais dans le monde quotidien, la loi de Coulomb décrit parfaitement comment la répulsion devient de plus en plus intense.

Comment un objet peut-il être « chargé » s'il ne semble rien porter ? Où se trouve réellement cette charge ?

La charge n’est ni visible ni « collée » à l’objet : elle réside dans ses électrons. Lorsqu’un objet gagne ou perd des électrons, il devient chargé négativement ou positivement. Sa forme et sa couleur ne changent pas, mais son comportement électrique, lui, est modifié. C’est pourquoi un ballon frotté peut adhérer au mur : il a gagné des électrons et sa charge interagit désormais avec les charges environnantes. La charge est répartie sur la surface de l’objet, même si nous ne pouvons pas la voir.