[PDF] EXERCICES D ’ELECTROSTATIQUE ENONCES

Ch2 Le champ Électrostatique

Donc enfin, le champ électrique obeit le principe de superposition comme pour les forces 2 1 3 Lignes du champ électrique Comme dans le cas du champ gravitationnel, un champ électrique peut être représenté par ses lignes de force qui sont des lignes orientées tangentes en chaque point au champ électrique et passant par la charge q A B C

Champ électrostatique 1) Etude expérimental

au point M(0,4 cm) 2) En déduire les caractéristiques du champ électrique résultant E E E= +A B au point (M) 3) On place au point (M) une charge q 10 C=− −4, En déduire les caractéristiques de la force F électrostatique que subit cette charge Réponse 1) Puisque AM = BM, alors : A A B 2 0 2 2 4 A B 12 2 9 A B 1 q E E 4 AM AM 3 4

EXERCICES D ’ELECTROSTATIQUE ENONCES

Exercice 1 : Champ électrostatique crée par des charges Trois charges ponctuelles +q, -q et -q sont placées aux sommets d’un triangle équilatéral de côté a Déterminer les caractéristiques du champ électrostatique régnant au centre du triangle Application numérique : q = 0,1 nC et a = 10 cm

2 Champ électrostatique - ResearchGate

Déterminer le champ électrique au centre O du carré Application numérique : Q = 1,6 10-9 C; a = 4 2 m Solution :

DM n 2 : Les champs électrostatiques et magnétostatiques

3 Calculer le champ électrostatique créé en un point M de l’axe tel que OM = z On donnera le résultat en fonction de Q, la charge totale, du rayon R , de la permittivité du vide ε 0 et de la distancez 4 TracerlegraphedelafonctionE(z) 1 2 Champ au voisinage de l’axe : 5 On s’intéresse maintenant au champ

PHYSIQUE III : Les champs électrostatiques et

E-2 Champ au voisinage de l'axe : E-2-1 Le plan passant par l'axe Oz laisse la spire invariante donc E est appartient au plan de symétrie donc Eθ=0 E-2-2 Toute rotation autour de l'axe Oz à r et z fixés ne modifie pas le champ E" donc E ne dépend pas de θ E-2-3 Le champ E"

1BAC International Fr P H Y érie d’exercices N°6 S IQ U E I

= 0 au point O Calculer Vs potentiel électrostatique du point S de l’espace champ b) Déterminer Epo et Eps, énergies potentielles électrostatique d’un électron en O et en S dans l’espace champ, en joules et en kilo électronvolts c) En déduire Ecs énergie cinétique de sortie des électrons, en kilo électronvolts

Première partie Électrostatique

2 Appliquer ce résultat pour calculer le champ au voisinage de l'axe d'un anneau de rayon a portant la densité linéique de charge 7 Dipôle et l chargé Un dipôlep est placé au centre O d'une spire circulaire de rayon a portant la charge par unité de longueur , uniforme p fait un angle avec l'axe de la spire (cf gure 1) 1

Thème : Particules élémentaires et interactions fondamentales

Des lignes de champ électrostatique dues à un objet chargé placé au centre de l’image sont représentées ci-dessous : 1 Qu’est-ce qu’une ligne de champ ? 2 Définir le champ électrostatique 3 Déterminer si la charge de l’objet placé au centre est positive ou négative Justifier

4 Flux électrostatique Théorème de Gauss

4 Flux électrostatique Théorème de Gauss Exercice 15 ∗∗ ― Flux électrostatique créé par une charge ponctuelle 1 On place une charge ponctuelle q au centre d'un cube d'arête a

[PDF] champ électrique condensateur

[PDF] champ électrique entre deux plaques

[PDF] vecteur champ électrique

[PDF] théorie de champ exercice corrigé

[PDF] théorie des champs pdf

[PDF] champ magnétique exercices corrigés pdf

[PDF] cours champ magnétique pdf

[PDF] pendule électrostatique exercice corrigé

[PDF] exercices champ electrostatique 1s

[PDF] exercices corrigés champs et forces 1ere s

[PDF] concours ats 2016 corrigé

[PDF] ats physique

[PDF] mouvement d'un projectile exercices corrigés

[PDF] heros d'aujourd'hui caracteristiques

[PDF] champ lexical des émotions

IUT de Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://perso.orange.fr/fabrice.sincere/ page 1/6

EXERCICES D"ELECTROSTATIQUE

E

NONCES

Exercice 1 : Champ électrostatique crée par des charges

Trois charges ponctuelles +q, -q et -q sont placées aux sommets d"un triangle équilatéral de

côté a. Déterminer les caractéristiques du champ électrostatique régnant au centre du triangle. Application numérique : q = 0,1 nC et a = 10 cm.

Exercice 2

: Champ électrostatique crée par deux plans Considérons deux plans parallèles distants de d. Le premier plan est chargé positivement avec une densité surfacique de charge +s (en C/m²). Le second plan est chargé négativement avec une densité surfacique de charge -s. Déterminer le champ électrostatique crée par les deux plans en un point quelconque de l"espace.

Exercice 3

: Expérience de Millikan (1911) Entre deux plaques métalliques horizontales distantes de 1,5 cm, on applique une différence de potentiel de 3 kV. On constate alors que de petites gouttes d"huile chargées négativement sont en équilibres entre les deux plaques. a) Quelles sont les polarités des plaques ? b) Quelle est la charge d"une goutte d"huile ?

Comparer à la charge d"un électron.

On donne :

- masse volumique de l"huile : r = 900 kg/m 3 - diamètre d"une goutte : D = 4,1 μm - intensité du champ de pesanteur : g = 9,8 m/s²

Exercice 4

: Champ électrostatique crée par une boule métallique Considérons une boule en métal de rayon R ayant une charge globale Q. A l"équilibre, comment se répartissent les charges dans le conducteur ? En déduire l"expression de la densité surfacique de charge s (en C/m²). Que vaut le champ électrostatique dans le conducteur ? En appliquant le théorème de Coulomb, vérifier qu"à la surface du conducteur :

²RQ

41E0pe=

En utilisant le théorème de Gauss, montrer que l"intensité du champ électrostatique crée à la

distance r (r ³ R) du centre du conducteur est :

²rQ

41E0pe=

IUT de Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://perso.orange.fr/fabrice.sincere/ page 2/6

Exercice 5 : Association de condensateurs

Montrer que pour des condensateurs branchés en parallèle les capacités s"additionnent. Montrer que pour des condensateurs branchés en série les inverses des capacités s"additionnent.

Exercice 6 : Décharge de condensateurs

Un condensateur de capacité C = 100 nF est chargé sous une tension U=20 V. On le relie à un condensateur de même capacité C, mais initialement déchargé. a) Calculer la tension qui apparaît aux bornes de l"ensemble. b) Faire le bilan énergétique avant et après connexion. Commentaire ?

IUT de Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://perso.orange.fr/fabrice.sincere/ page 3/6

CORRIGES

Exercice 1

Le centre C est situé à la distance :

3ar=

Théorème de superposition :

321EEEE++=

En intensité : E = E

1 + E2 cos 60° + E3 cos 60°

E

1 = E2 = E3 = ²r4q0pe

²a2q3)60cos21(²r4qE00pe=°+pe=

A.N. E = 540 V/m

Exercice 2

(1) (2) (3)+q -q -qC a r (1) (2) (3)+q -q -qC E 1E 2E3EE
1E2E
3E +E +E +E -E -E -E -++=EEE

0EEE=+=-+

0EEE=+=-+

d

IUT de Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://perso.orange.fr/fabrice.sincere/ page 4/6

+R r E 0E= +E et -Edésignent respectivement les champs crées par le plan chargé positivement et le plan chargé négativement.

Entre les deux plans, le champ

Eest uniforme : c"est la somme de deux champs uniformes de même sens et de même intensité 02e s.

0022Ee

s=es´= (indépendant de la distance entre les deux plans). En dehors des deux plaques, le champ est nul car les champs crées par chaque plaque se compensent exactement.

Exercice 3

a) C"est la force électrostatique qui empêche les gouttes de tomber. La force électrostatique est donc dirigée vers le haut. La charge étant négative, force

électrostatique et champ électrostatique sont de sens opposés. Le champ électrostatique est

donc dirigé vers le bas. La plaque du haut est donc chargée positivement, celle du bas négativement. b) A l"équilibre, la somme des forces qui s"applique sur une goutte est nulle. Le poids est exactement compensé par la force électrostatique :

0Eqgm=+

(m et q désignent la masse et la charge d"une goutte)

C106,1U3

gR4 U Vg U mg E mgq183 -×»rp=r===lll

R est le rayon de la goutte ;

l = 1,5 cm ; U = 3 kV. V est le volume de la goutte de forme sphérique. q = -10 e : une goutte contient dix électrons excédentaires.

Exercice 4

A l"équilibre, les charges se répartissent uniformément sur la surface.

²R4

Q S Q p==s en C/m².

S est la surface d"une sphère.

Dans un conducteur à l"équilibre, le champ électrostatique est nul.

A la surface (théorème de Coulomb) :

²RQ

41E00pe=e

s= Considérons une surface fermée sphérique de rayon r. Le flux du champ électrostatique à travers cette surface est : F = ES = E 4pr²

L"application du théorème de Gauss donne :

0

Q²r4 Ee=p

L"intensité du champ électrostatique à la distance r ³ R est donc :

²rQ

41E0pe=

IUT de Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://perso.orange.fr/fabrice.sincere/ page 5/6

Exercice 5

Q

1 = C1U

Q

2 = C2U

Q = C

éqU

Il y a conservation de la charge : Q = Q

1 + Q2

Donc : C

éq = C1 + C2

En série, tous les condensateurs ont la même charge : Q = Q1 = Q2

U = U1 + U2

21éqCQ

CQ CQ+= d"où :

21éqC1

C1 C1+= Q1-Q1 Q2-Q2 U+ UQ -Q -Q 1-Q1+ -Q 2-Q2

Q2-Q1=0

U2U1 U UQ -Q

IUT de Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://perso.orange.fr/fabrice.sincere/ page 6/6

Exercice 6

a) La charge initiale Q va se répartir, après liaison, de la façon suivante :

Q/2 = C U"

Tension qui apparaît aux bornes de l"ensemble : U" = Q/(2C) = U/2 = 10 V b) Bilan énergétique

Avant liaison :

μJ 200²CU2

1W=+=

Après liaison :

μJ 102

W"²CU

2

1"²CU

2

1"W==+=

Commentaire : il " manque » 10 μJ.

Cette énergie n"a pas disparu !

Lors de la liaison, le courant de décharge crée un champ électromagnétique : 10 μJ sont donc

rayonnée (à la manière d"une antenne émettrice). Pour s"en convaincre, il suffit de placer un récepteur radio à proximité du dispositif.

On entend un craquement, caractéristique de la réception d"une onde électromagnétique (pour

les mêmes raisons, on peut " entendre » la foudre à la radio). CC +Q -QUCC +Q/2 -Q/2U"+Q/2 -Q/2quotesdbs_dbs15.pdfusesText_21