Sonde de champ : la force par unité de charge

Un jeu de simulation éducatif. Porte une petite charge d'essai dans le champ d'autres charges, lis la force qu'elle subit et prédis le champ, la force sur une sonde plus grosse, le champ entre deux charges et où le champ atteint une valeur.

Champ électriqueForce par charge

SONDE DE CHAMP

Lis le champ

Prêt
Active JavaScript pour porter la sonde dans le champ. Les instructions et l'exemple résolu restent lisibles.
Champ électrique EForce F sur la sondeCharge positive (+) ; les négatives sont bleues (−)Ta prédiction
Champ électriqueE = F ÷ q = k·Q ÷ r²

Temps

0.00 s

t

Distance à la charge +

— m

r

Force sur la sonde

— µN

F

Champ à la sonde

— N/C

E = F ÷ q

Charge de la sonde

— nC

q

Prédis avant de démarrer

Tape ta prédiction pour préparer l'essai. Démarrer reste désactivé tant qu'il n'y a pas de réponse.

Prédis le champ et la force sur la sonde.

Score de mission—

Chaque réponse doit être à 2 % près : chacune rapporte 100 points. Réussir au premier essai ajoute 50. Un essai compte dès qu'il commence.

✓ Bonne réponse① Du premier coup

Comment jouer à Sonde de champ

  1. Choisis un test et lis sur la carte les charges, la sonde et le point.
  2. Utilise E = F ÷ q, ou E = k·Q ÷ r² pour une charge ponctuelle, avec les charges en C et les distances en m.
  3. Tape ta prédiction et appuie sur Démarrer. La sonde est portée jusqu'au point et son dynamomètre indique la force.
  4. Compare la mesure et les flèches avec ta prédiction orange.

Le champ électrique

Une charge modifie l'espace autour d'elle : toute autre charge placée là subit une force. Le champ électrique décrit cette modification point par point. C'est la force que subirait une petite charge d'essai positive, divisée par sa charge : E = F ÷ q, en newtons par coulomb. Comme la force augmente au même rythme que la charge d'essai, ce rapport ne dépend pas de la sonde : le champ appartient au point et existe avec ou sans sonde. Une charge ponctuelle Q crée un champ E = k·Q ÷ r² dirigé vers l'extérieur d'une charge positive et vers une charge négative. Avec plusieurs charges, les champs s'additionnent comme des vecteurs : entre une charge + et une charge −, les deux champs pointent dans le même sens et s'ajoutent, alors qu'entre deux charges + égales ils s'annulent au milieu. Une fois le champ connu, la force sur toute charge q est F = q·E.

Un modèle d'apprentissage ciblé

Les sources sont des charges ponctuelles fixes dans l'air, traité comme le vide ; la charge du dôme est choisie pour que le champ en P vaille exactement 3,0 × 10⁵ N/C. La sonde est une petite charge positive sur une tige isolante, montée à vitesse constante depuis 0,15 m sous le point pendant 2 s, puis tenue 1 s ; elle est trop petite pour déplacer les autres charges, et le champ qu'elle mesure n'inclut pas le sien. Le dynamomètre indique la force à chaque instant. Les flèches de la carte suivent le champ, et leur longueur augmente de 12 px pour chaque facteur 10 sur E ; les flèches de la sonde sont à une échelle indiquée. Les réponses à 2 % près sont justes.

Changer de langue conserve ton essai, ta prédiction, tes tentatives et le déroulement.