Fiche 11. Énergie électrostatique

Le but de cette fiche est la définition et le calcul de l’énergie d’un système de charges, q 1, q 2, …, qN , au repos placées respectivement en P 1, P 2, …, PN . Les concepts de travail W et de circulation de \overrightarrow{\mathcal{E}} élaborés en Fiche 10 y sont étroitement liés.
Leurs porteurs y sont « cloués ». Par exemple, dans un milieu diélectrique les porteurs de charge ne sont pas mobiles. Une fois implantés ils restent à leurs emplacements.
Les charges, étant « électriquement frustrées », possèdent de l’énergie. Si elles avaient été mobiles, comme dans un conducteur, elles se seraient davantage éloignées les unes des autres pour se réfugier en surface. Le confinement confère de l’énergie électrostatique à un système de charges.
En amenant progressivement chaque charge à son emplacement depuis l’infini. Lorsqu’on amène une charge q à un point M, le système acquiert une énergie supplémentaire : le travail fourni par un opérateur extérieur pour exécuter cette tâche,
Remarque
Tout au long de l’opération, la force de l’opérateur doit obéir à \vec{F}_{\text {ope }}=-\vec{F} afin de compenser la force du champ \vec{F}=q \overrightarrow{\mathcal{E}}. Cette dernière s’oppose à l’opération. Un tel processus est nommé quasi statique puisqu’il assure que la vitesse de la charge reste à tout instant quasiment nulle. Si on amenait les charges trop vite, une force magnétique s’exercerait sur chacune d’elles, ce qui nous mettrait hors contexte d’électrostatique…