Différence entre champ électrique et champ gravitationnel

Différence principale - champ électrique vs champ gravitationnel

En physique, les champs électriques et gravitationnels sont des concepts très importants. Un champ électrique est un modèle utilisé pour expliquer les influences et les comportements de charges et de champs magnétiques variables. Les champs électriques sont produits par des particules de charge stationnaires et des champs magnétiques variables. Ainsi, les particules neutres ne peuvent pas créer de champs électriques. Un champ gravitationnel, en revanche, est un modèle utilisé pour expliquer les phénomènes gravitationnels des masses. Même si les particules neutres telles que les neutrons n'interagissent pas via les forces électromagnétiques, elles le font via les forces gravitationnelles. C'est la principale différence entre le champ électrique et le champ gravitationnel. Cet article tente de décrire en détail la différence entre champ électrique et champ gravitationnel..

Qu'est-ce qu'un champ électrique

En physique, un champ électrique est un modèle utilisé pour expliquer ou comprendre les influences et les comportements de charges et de champs magnétiques variables. Dans ce modèle, un champ électrique est représenté par des lignes de champ. Les lignes de champ électrique sont dirigées vers des charges négatives alors qu'elles sont dirigées vers l'extérieur à partir de charges positives. Les champs électriques sont produits par des charges électriques ou des champs magnétiques variables. Contrairement aux charges (négatives et positives) s’attirent, comme les charges (négatives ou négatives positives), repoussent.

Dans le modèle de champ électrique, plusieurs quantités telles que l’intensité du champ électrique, la densité de flux électrique, le potentiel électrique et les forces de Coulomb associées à des charges et à des champs magnétiques variables sont discutées. L’intensité du champ électrique en un point donné est définie comme la force exercée sur une particule de charge d’essai stationnaire exercée par des forces électromagnétiques..

L’intensité du champ électrique (E) produite par une particule de charge ponctuelle (Q) est donnée par

où r est la distance entre le point et la particule chargée et ε la permittivité du milieu.

De plus, la force (F) subie par une charge q peut être exprimée comme r est la distance entre deux charges

Le travail effectué par des forces électromagnétiques dans un champ électrique est indépendant du chemin. Donc, les champs électriques sont des champs conservateurs.

La loi de Coulomb peut être utilisée pour décrire un champ électrostatique. (Un champ électrique qui reste inchangé avec le temps). Cependant, les équations de Maxwell décrivent les champs électriques et magnétiques en fonction des charges et des courants. Donc, les équations de Maxwell sont très utiles lorsqu'il s'agit de champs électriques et magnétiques.

Lignes de champ gravitationnelles (noires) et équipotentielles autour de la Terre.

Qu'est-ce qu'un champ gravitationnel?

Le champ gravitationnel est le champ de force en interaction gravitationnelle qui est un modèle utilisé pour expliquer et comprendre les phénomènes gravitationnels..

En mécanique classique, le champ gravitationnel est un champ vectoriel. Plusieurs quantités telles que l'intensité du champ gravitationnel, la force gravitationnelle et le potentiel gravitationnel sont définies dans ce modèle. L'intensité du champ gravitationnel en un point donné est définie comme la force exercée par la force gravitationnelle sur la masse de test unitaire. L'intensité du champ gravitationnel (g) provoquée par une masse M en un point donné est fonction de la position du point. Il peut être exprimé comme

G est la constante gravitationnelle universelle et rˆ est le vecteur unitaire dans la direction de r. La force gravitationnelle mutuelle entre deux masses M et m est donnée par 

Les champs gravitationnels sont également des champs de force conservateurs, car le travail effectué par les forces gravitationnelles est indépendant du trajet..

La théorie newtonienne de la gravitation n'est pas un modèle très précis. En particulier, les solutions newtoniennes s’écartent notablement des valeurs réelles lorsqu’il s’agit de problèmes de gravité élevée. Ainsi, la théorie newtonienne de la gravitation n'est utile que pour traiter des problèmes de faible gravité. Cependant, il est suffisamment précis pour être utilisé dans la plupart des applications pratiques. Quand on traite de problèmes de gravité élevée, il faut utiliser la relativité générale. En basse gravité, il est proche de la théorie newtonienne.

Champ de charge électrique positive devant une surface métallique horizontale parfaitement conductrice.

Différence entre champ électrique et champ gravitationnel

Les champs sont causés par:

Champ électrique: Le champ électrique est causé par des charges ou des champs magnétiques variables.

Champ gravitationnel: Le champ gravitationnel est causé par des masses.

Force du champ dans un champ radial:

Champ électrique:

Champ gravitationnel:  

Unité SI de l'intensité du champ:

Champ électrique: Vm-1 (CAROLINE DU NORD-1)

Champ gravitationnel: Mme-2 (Nkg-1)

Constante de proportionnalité:

Champ électrique: 1 / 4πε (Dépend du support comme dépend du support)

Champ gravitationnel: G (constante gravitationnelle universelle)

Nature de la force:

Champ électrique: Soit attrayant ou répulsif. (Se pose entre les particules chargées)

Champ gravitationnel: Toujours attrayant. (Se pose entre les masses)

Force dans un champ radial:

Champ électrique:  

 (La loi de coulomb)

Champ gravitationnel:
(Loi de Newton)

Courtoisie d'image:

“Electric Field” de Geek3 - Travail personnel Cette parcelle a été créée avec une parcelle de champ vectoriel (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 

“Gravitational Field” de Sjlegg - Oeuvre personnelle, (Domaine publique) via Commons Wikimedia