Dipôle électrique  : superposer deux charges opposées

1 · Prédire

Une charge positive et une charge négative égale sont situées à une distance fixe l’une de l’autre. À mi-chemin entre eux, leurs champs s’annulent-ils ou s’additionnent-ils ?

• Les champs s'annulent exactement au milieu.
• Les champs sont perpendiculaires les uns aux autres et ne se contentent pas de s'ajouter ou de s'annuler.
• Les champs s'ajoutent  : les deux charges poussent/tirent une charge de test dans la même direction au point médian.

2 · Configurer

1. Les charges sont de ±3 nC.
2. Activez la lecture de l’intensité du champ au point médian.
3. Définissez la distance de demi-séparation entre chaque charge et le point médian de chaque essai et enregistrez-y l'intensité du champ.

3 · Collecter les données

Tracez l'intensité du champ E (axe des y) en fonction de 1/s² (axe des x) pour vos trois essais.

4 · Analyser

1. Pour un essai, calculez E = 2kq/s² en utilisant k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 3 nC. Comparez avec le tableau.
2. Expliquez pourquoi le facteur 2 apparaît  : au milieu, le champ extérieur de la charge positive et le champ intérieur de la charge négative pointent dans la même direction, donc leurs amplitudes s'ajoutent plutôt qu'elles ne s'annulent.

5 · Approfondir

1. Loin d'un dipôle (distance bien supérieure à la séparation), le champ diminue encore plus vite que 1/r² — plus proche de 1/r³ — car les champs des deux charges s'annulent presque. Expliquez pourquoi une annulation presque parfaite à grande distance rendrait le champ plus faible que celui d'une charge ponctuelle.
2. Les molécules d’eau se comportent comme de minuscules dipôles électriques (un côté légèrement positif, un côté légèrement négatif). Expliquez pourquoi cette nature dipolaire aide l’eau à dissoudre les composés ioniques comme le sel.

La physique derrière cette expérience

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