[PDF] CH I Charge Champ - 1.7 Les effets d'électricité statique

View - Download CH I Charge Champ - 1.7

Previous PDF

Next PDF

I) CHARGES ET CHAMP ÉLECTRIQUES II) POTENTIEL ÉLECTRIQUEIII) CALCUL DIRECT DE CHAMP DÛ À DES DISTRIBUTION DE CHARGES

IV) DEPLACEMENT DE CHARGES, COURANT, LOIS D"OHM et de JOULE

V) LES CONDUCTEURS

VI) ISOLANTS

VII) SEMICONDUCTEURS

VIII) FABRICATION DES CIRCUITS

IX) LIMITES ET PERSPECTIVESComplémentsI) CHAMP, INDUCTION, MILIEUX MAGNÉTIQUES, FLUX, SELF, MILIEUX

MAGNÉTIQUES ET NON MAGNÉTIQUES

II) ONDES EELECTROMAGNÉTIQUES ET FIBRES OPTIQUES

UE BASES PHYSIQUES POUR L"INFORMATIQUE

Plan " Couche physique »

=> Remerciements à Paul Moretti 1 a) La force de Coulomb b) Champ électrostatique créé par une charge c) Champ créé par une distribution de charges d) Lignes de champ, exemples Ch I

CHARGES ET CHAMP ÉLECTRIQUES

1 - Phénomènes électrostatiques, charges électriques

2 - Origine des charges et structure de la matière

3 - Force et Champ électrostatique

2 I.1 Phénomènes électrostatiques : notion de charge électrique

600 av. J.-C.

Manifestation rapportés par

Thalès de Milet,

Attraction de

brindilles de paille par de l"ambre jaune frotté

Quiconque a déjà vécu l"expérience désagréable d"une " décharge électrique »

lors d"un contact avec certains corps étranger sait ce qu"est " un effet

électrostatique ».

Un autre exemple de manifestation de l"électricité statique est l"attraction de petits corps légers (bouts de papier...) avec des corps frottés (règle par ex)

Le mot

électricité :

désigne l"ensemble de ces manifestations, provient de " elektron », qui signifie ambre en grec => Attraction = existence de forces 3

Expérience

Si on frotte des tiges de verre et d"ambre...

Verre Ambre

Mais !

Verre Et Verre

Ou

Ambre Et Ambre

Verre Ambre

Attraction!

répulsion!

Soit deux " pendules »

Ex: Boules de polystyrène

4 Mise en évidence expérimentalement de l"existence de forces •attractives ou répulsives • obtenues par frottement par " transfert » grâce au contact... Deux types d"électrisation: ...positive.....négative

On dit qu"il y a eu :

"électrisation»

C"est-à-dire : apparition de

" charges électriques » 5 I.2 Origine des charges et structure de la matière Les effets d"électricité statique sont expliqués par l"existence, au sein de la matière, de particules portant une charge électrique Q, positive ou négative

Toute charge électrique Q est quantifiée:

C"est un multiple entier d"une charge élémentaire e, l"électron

», indivisible:

(Q=Ne) l"unité de la charge électrique est le Coulomb (symbole C) 6

1.2La matière est formée d"atomes eux mêmes constitués d"un

noyau (

Q positive

) autour duquel gravite " un nuage » d"électrons (

Q négative)

Noyau : protons + neutrons

Electron :

q = -e = -1.602 10 -19C m = 9.109 10-31kg

Proton :

q = +e = +1.602 10-19C m =1.672 10-27kg

Neutron : q = 0C m =1.674 10-27kg

Valeurs des charges électriques et des masses des constituants atomiques dans le Système International ?

7Effet du frottement

" arrachage » d"électrons périphériques

1.2...Atomes simples...Hydrogène Hélium

Un électron

, un proton

Deux électrons

, deux protons, deux neutrons ...plus complexes...

Oxygène : Z = 8, (

8 e sur" 3 couches électroniques»);

M = 16 (

8n + 8 p)

Fer : Z = 26, (

26 e sur 7 couches);

M = 55 ou 56 (

26 p +

29 ou 30 n

Z =1Z = 2

Z : numéro atomique = nombre de

protons /électrons M : nombre total de " nucléons » (protons + neutrons)M = 1

M = 4

8 1.2 9

I.3 Forces et champ électrostatique

I.3 a) La force de Coulomb

Charles Auguste de Coulomb (1736-1806)

a effectué une série de mesures des forces électriques (à l"aide d"une balance de torsion)

Conclusion :

la valeur d"une force électrostatique exercée par une charge " ponctuelle» q1sur une autre charge " ponctuelle » q

2 distante de r,est donnée par:

221rqqKF=

F rq 1 q2 (q1, q2 de même signe) La constante multiplicative K:K = 1 / 4444pepepepe

0000= 9 x 10

9 (unités SI)

La constante eeee

0 est la " permittivité du vide » (Farad/m) :

e eee

0000= 8,854 10

-12

Loi valable dans le " vide » (»air)

Unités (SI):

oF: Newton (N) oq 1,q

2: Coulomb (C)

or: mètre (m) oe

0: Farad/mètre (F/m)

10 Remarque 1- Rapport entre la Force de répulsion électrostatique entre deux électrons et la force d"attraction " gravitationnelle» entre eux (entre les deux masses des électron) : 4 10 42
La force électrostatique apparaît donc dominante vis-à-vis de l"attraction gravitationnelle. Cela implique donc que tous les corps célestes (Terre !) sont

électriquement neutres.

-une force a aussi une direction , un sens d"application !

Quel outil mathématique????

Remarque 2

11 • Un vecteur ....Non!!! Car il y a un vecteur force différent en chaque point • Un champ de vectoriel = - un vecteur - En chaque point u rqqKF221 Champ de blé ),,(zyxvv= r u r M q1 F 12 • Exemple de discrétisation en informatique - Vecteur • double x • double y • double zExemple : composante de V selon x : V->x- Un champ vectoriel = tableau de vecteur • Vecteur V[Nx][Ny][Nz]Exemple : composante de V selon x au point de coordonnée discrète (i, j, k) : v[i][j][k]->x 13 1.3a

Champ de force électrostatique

ABBA

BAuABqqFr

r 2 0 41pe

Considérons l"action

de qA en A sur qBen B avec un vecteur unitaire et ou AB = r r=ABA, q A B, q B ABur rAB ABABu AB r

Unités :oq

A,q

B: Coulomb (C)

oAB : Mètre (m) oe 0 : Farad/mètre (F/m) => F: Newton (N) uAB vecteur unitaire 14

Quantite Unite Definition Expression Dimension

longueurmmetre espace m L massekgkilogramme matiere kg M tempssseconde temps s T intensiteAAmpère intensite electrique A I temperature oKdegré Kelvin température absolue oK q longueurAngstrom10 -10 m A L quantite de matieremolemoleculegramme mol mol vitesse m.s -1 v = dx / dt m.s -1 L T -1 forceNNewton F = m . g kg.m.s -2 L M T -2 energieJJoule E = F . x kg.m 2.s -2 L2M T -2• Les dimensions LMTI sont: Longueur, Masse, Temps, Intensité électrique. ⇒Toute dimension composee s"ecrit: [ L aM bTgId] • Les unites MKSA sont: Metre, Kilogramme, Seconde, Ampère. => Toute unité dérivée s'écrit: [ m akg bsgAd]

Système International d"Unités

15

Quantite Unite Definition Expression Dimension

puissanceWWatt P = E / t kg.m 2.s -3 L2M T -3 charge électriqueQCoulomb Q = I . t A . s I T potentiel electriqueVVolt u = P / t kg.m 2.s -3.A -1 L2M T -3I-1 champ electrique Volt.metre -1 e = u / x kg.m.s -3.A -1 L M T -3I-1 champ magnetique Ampere.metre -1

H = I / x A.m

-1 L-1I induction magnetiqueTTesla B = e / v kg.s -2.A -1 M T -2I-1 flux magnetiqueWbWeber F = B . x 2 kg.m 2.s -2.A -1 L2M T -2I-1 resistance electriqueWOhm R = u / I kg.m 2.s -3.A -2 L2M T -3I-2 inductance electriqueHHenry L = t . R kg.m 2.s -2.A -2 L2M T -2I-2 capacite electriqueFFarad C = Q / u kg -1.m -2.s 4.A 2 L-2M -1T4I2 16 BAAB

ABuBAqqFr

r 2 0 41pe

Remarque: Action

de qB en B sur qAen A rA, q A B, qquotesdbs_dbs17.pdfusesText_23

[PDF] formule chimique atome

[PDF] formule chimique définition

[PDF] formule chimique molecule

[PDF] formule chimique peinture acrylique

[PDF] formule ckd epi

[PDF] formule coefficient de corrélation statistique

[PDF] formule coefficient multiplicateur

[PDF] formule cout d'achat

[PDF] formule cout marginal

[PDF] formule cout marginal microeconomie

[PDF] formule cout total

[PDF] formule cout total de stockage

[PDF] formule cout total maths

[PDF] formule covariance

[PDF] formule cumul excel