On appelle « dipôle électrostatique » un ensemble rigide de deux charges ponctuelles + q et électrostatique Exercice n°5 (modèle de la molécule de CO 2 )
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On appelle « dipôle électrostatique » un ensemble rigide de deux charges ponctuelles + q et électrostatique Exercice n°5 (modèle de la molécule de CO 2 )
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c) Calculer alors le champ électrostatique `a l'ordre 1 en r au voisinage de l'axe Oz 3) Quelles sont les actions mécaniques exercées par la spire sur un dipôle
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Olivier GRANIER
Lycée
Clemenceau
PCSI 1 - Physique
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PCSI 1 (O.Granier)
Étude du dipôle
électrostatique
Olivier GRANIER
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I - Définition et approximation dipolaire
On appelle
" dipôle électrostatique » un ensemble rigide de deux charges ponctuelles + q et - q (donc globalement neutre), distantes de 2a.a2 )(qN )(qP O z zurUn tel modèle permet d"étudier :
* Les molécules polaires (par exemple : HCl, H 2O) H)( Cl)2( O H)( HOlivier GRANIER
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* La polarisation des atomes dans un champ électrique extérieur (phénomène de solvatation des ions) a2 )(qN )(qP O z zur M rOn calcule le
potentiel puis le champélectrique
( ) créé par le dipôle en un point M de l"espace.Symétrie de révolution
autour de l"axe (Oz) : on choisit M(r,θθθθ) dans le plan des deux charges.Approximation dipolaire
: r >> a (on se place " loin » des charges, c"est-à-dire à des distances bien supérieures à quelques nm). )(VgradE-= rOlivier GRANIER
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II - Calcul du potentiel dans le cadre de l"approximation dipolaireLe potentiel au point M est (principe de superposition) :
a2 )(qN )(qP O z zur M r Nr Pr NPrq rqMV 00 4141)(πεπε
NPrrqMV11
41)(0 ):(aNMretPMravec NP
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Calcul des distances r
Pet r N:D"après la relation de Chasles :
En élevant au carré :
a2 )(qN )(qP O z zur M r Nr Pr zuarOPOMPMr r-=-= cos2.2222222
ararruararPM Pz r rOn calcule ensuite 1 / r
P: cos211 22ararr P 2/122 cos21 ararr P
Olivier GRANIER
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On rappelle le développement limité (à l"ordre 1) de : a2 )(qN )(qP O z zur M r Nr PrOn pose x = a / r (x << 1), alors :
2/1 22cos2111 ra ra rr P )1( 2111
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