Charge électrique
La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de conservation.
C'est une notion abstraite, comparable à celle de masse, qui permet d'expliquer certains comportements.
Contrairement à la masse, la charge électrique peut prendre deux formes, que l'expérience amène à considérer comme « opposées »; on les qualifie arbitrairement de positive et négative.
Deux charges de même nature, deux charges positives par exemple, se repoussent, alors que deux charges de nature opposée s'attirent. On appelle ce phénomène interaction électromagnétique.
L'interaction entre les charges et un champ électromagnétique est la source d'une des quatre forces fondamentales.
Ces champs électromagnétiques, en mécanique classique, obéissent aux équations de Maxwell.
La charge électrique peut être directement mesurée avec un électromètre.
Son unité est le coulomb.
Les particules observées possèdent des charges qui sont des multiples entier de la charge élémentaire qui est une constante physique fondamentale.
Les quarks sont supposés avoir des charges qui sont des multiples du tiers de la charge fondamentale, mais ces particules ne sont pas observables.
La nature discrète de la charge électrique a été démontrée par Robert Millikan dans l'expérience de Millikan (expérience sur les gouttes d'huile).
Histoire
La charge électrique a été découverte par les anciens Grecs qui ont constaté que le frottement de la fourrure sur diverses substances, telles que l'ambre, produisait un déséquilibre de charge électrique.
Les Grecs notèrent que des boutons en ambre chargés pouvaient attirer des objets légers tels que des cheveux.
Ils notèrent également que s'ils frottaient l'ambre assez longtemps, ils pouvaient même obtenir une étincelle.
Le mot électricité dérive de ηλεκτρον, le mot grec pour ambre.
Au XVIIIe siècle, l'étude de l'électricité était devenue populaire. Un des premiers experts s'appelait Benjamin Franklin. Franklin imagina l'électricité comme étant un type de fluide invisible présent dans toute la matière. Il a posé en principe que le frottement de surfaces isolantes faisait changer ce fluide d'endroit et qu'un écoulement de ce fluide constitue un courant électrique.
Il a également posé en principe que quand la matière contenait trop peu de ce fluide elle était négativement chargée et quand il était excédentaire, la matière était positivement chargée. Arbitrairement, en tout cas pour une raison qui nous est inconnue, il identifia le terme positif avec le type de charge acquis par une tige de verre frottée sur de la soie, et négatif avec celui acquis par une tige en ambre frottée avec de la fourrure.
Convention et réalités
Nous savons maintenant que le modèle de Franklin était trop simple.
La matière se compose réellement de deux genres d'électricité: les particules appelées protons qui portent une charge électrique positive
et les particules appelées électrons qui portent une charge électrique négative.
Plutôt qu'un seul type de courant électrique possible; il y en a plusieurs: un écoulement des particules négatives ou un écoulement des particules positives ou un écoulement des particules négatives et positives dans des directions opposées.
Pour réduire cette complexité, les électriciens emploient toujours la convention de Franklin et imaginent que le courant électrique, connu sous le nom de courant conventionnel, est exclusivement un écoulement des particules positives.
Le courant conventionnel simplifie les concepts et les calculs, mais ignore le fait que dans quelques conducteurs (électrolytes, semi-conducteurs, et plasma) deux espèces ou plus de charges électriques se déplacent dans des directions opposées
Propriétés
Hormis les propriétés décrites en articles concernant l'électromagnétisme,
il vaut la peine de noter que la charge est un invariant de la théorie de la relativité.
Ceci veut dire que pour n'importe quelle particule de charge q, quelle que soit sa vitesse, gardera toujours sa charge q.
See also: Charge électrique, Ambre, Ampère, Benjamin Franklin, Champ magnétique, Champ électrique, Champ électromagnétique, Charge élémentaire