Qu'est-ce que le potentiel électrique ?
Le potentiel électrique (souvent appelé tension) en un point de l'espace correspond à l'énergie potentielle électrique par unité de charge qu'une charge test posséderait à cet endroit. Pour une charge ponctuelle unique Q, le potentiel à la distance r s'exprime par \(V = kQ/r\), où k désigne la constante de Coulomb. Ce calculateur est universel : il ne repose que sur des constantes physiques et fonctionne donc de la même manière partout dans le monde.
Comment utiliser ce calculateur
Indiquez la charge source Q en coulombs (C), puis la distance r en mètres (m) séparant cette charge du point où vous souhaitez connaître le potentiel. Le calculateur affiche le potentiel V en volts (V). Une charge positive engendre un potentiel positif, tandis qu'une charge négative produit un potentiel négatif. Le potentiel d'une charge ponctuelle étant une grandeur scalaire, aucune direction n'est nécessaire.
La formule expliquée
La relation s'écrit $$V = k \cdot \frac{\text{Charge Q (C)}}{\text{Distance r (m)}}$$ Ici, \(k \approx 8{,}9876 \times 10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2\) est la constante de Coulomb, Q représente la charge et r la distance de séparation. Le potentiel décroît en \(1/r\) : doubler la distance divise donc le potentiel par deux. Contrairement au champ électrique (qui diminue en \(1/r^2\)), le potentiel décroît plus lentement avec la distance.
Exemple concret
Imaginons une charge \(Q = 1\) microcoulomb \((1 \times 10^{-6}\ \text{C})\) placée à l'origine, et que l'on cherche le potentiel à 1 mètre de distance. On obtient alors $$V = \frac{8{,}9876 \times 10^{9} \times 1 \times 10^{-6}}{1} \approx 8\,987{,}55\ \text{volts}.$$ À 2 mètres, le potentiel serait deux fois moindre, soit environ 4 493,78 volts.
Questions fréquentes
Le potentiel électrique est-il un vecteur ? Non. Le potentiel est une grandeur scalaire ; les contributions de plusieurs charges s'additionnent donc simplement de manière algébrique.
Que se passe-t-il pour \(r = 0\) ? La formule diverge vers l'infini à l'emplacement d'une charge ponctuelle idéale. Pour éviter un résultat indéfini, le calculateur renvoie 0 lorsque la distance est nulle.
Quel est le point de référence ? Cette formule suppose que le potentiel est nul à l'infini, ce qui constitue la convention standard pour une charge ponctuelle isolée.
