Champs scalaires et vectoriels







Cours de physique – niveau classe de première S – partie « Lois et modèles – Champs et forces » 

  1. Qu’est-ce qu’un champ ?
  2. Champs scalaires
  3. Champs vectoriels
  4. Champ vectoriel associé à une force
  5. Champs vectoriels et lignes de champs

Qu’est-ce qu’un champ ?

Le champ d’une grandeur physique correspond à un espace où, en chaque point, cette grandeur est définie.

Par conséquent si une grandeur peut être mesurée ou exprimée en tous points d’un espace donné alors il est possible de lui associer un champ. On peut ainsi associer un champ à des grandeurs aussi diverses que la température, la pression, une force, la vitesse d’écoulement d’un fluide…

Champs scalaires

Un champ est dit scalaire s’il est associé à une grandeur physique décrite uniquement par une valeur numérique.

Exemple de grandeurs physiques associées à des champs scalaires :

Champs vectoriels

Un champ est dit vectoriel s’il est associé à une grandeur physique pouvant être modélisée par vecteur.

Pour rappel, une telle grandeur doit être caractérisée par une valeur mais aussi par une direction, un sens et une origine

Exemple de grandeurs physiques pouvant être associées à un champ vectoriel:

  • vitesse
  • accélération
  • grandeur dérivées de forces

Champ vectoriel associé à une force

Les forces sont bien des grandeurs vectorielles mais les systèmes auxquels elles s’appliquent ne sont pas forcément présents en tout points l’espace d’où la difficulté de leur associer directement des champs. On préfère en général définir des champs de grandeurs qui dérivent des forces mais qui sont définies en tout point de l’espace indépendamment de l’existence de systèmes auxquels elles peuvent s’appliquer.

Il est possible de définir de telles grandeurs pour les forces à distance électriques, magnétiques et gravitationnelles ce qui permet de leur associer des:

  • champs électriques
  • champs magnétiques
  • champs gravitationnels (et de pesanteur)

Ces champs permettent de refléter les caractéristiques forces susceptibles de s’exercer en tous points de l’espace autour d’une source (masse, charge, pôle magnétique)

Champs vectoriels et lignes de champs

Tout champ vectoriel peut être représenté par des lignes de champs qui permettent de visualiser son orientation, son sens et son intensité.

 

 


Notions de seconde à réviser

Les actions mécaniques
Les forces


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