Thème : Particules élémentaires et interactions fondamentales

Champ électrique et différence de potentiel d’un condensateur plan Un condensateur plan est constitué de deux plaques de surface A séparées par une distance d Lorsque le condensateur est chargé, la densité de charges surfacique σ des plaques augmente en raison d’une séparation de charge entre les deux plaques qce qui a

35-508 Condensateur plan - mawy33freefr

On applique le théorème de superposition pour calculer le champ créé par les deux armatures qui sont assimilées à des plans infinis Le champ électrique est nul à l’extérieur du condensateur Dans le condensateur, le champ vaut 0 x u σ ε G Armature n°1 Armature n°2 Condensateur :

Chap 8 - Les Condensateurs - Free

2 Champ électrique dans un condensateur Si l'on admet que les Charges électriques se répartissent uniformé- ment Sur les surfaces des armatures, il existe entre celles-ci un champ électrique uniforme E dirigé de l'armature positive vers I 'armature négative (ou dirigé vers les potentiels décroissants) (figure 11)

01 Champ électrique

champ électrique entre elles * La cloche d'un générateur de Van der Graaf crée un puissant champ électrique autour d'elle * Les corps neutres ne créent pas de champ électrique * Dans les atomes, chaque électron se déplace dans le champ électrique créé par le noyau électrique et par les autres électrons

V1 CHAPITRE V : Le champ électrique

champ électrique E , il suffit tout simplement d'appliquer la 2ème loi de Newton, Fma= , et d'exprimer le fait que la force est celle due au champ électrique, FqE= , ce qui donne : qE ma= (V 12) ou encore : q aE m = (V 13) Une fois déterminée l'accélération à l'aide de la relation ci-dessus, on est ramené à un problème

Chapitre EM : ThØorŁme de Gauss, condensateurs

sŁque, transforme donc un champ vectoriel en un champ scalaire La signi˝cation physique de l’opØrateur divergence est intimement liØe à la notion de ˛ux : un champ de vecteurs "diverge" en un point, si son ˛ux à travers un volume ØlØmen-taire associØ à ce point est est non nul PSfrag replacements M M divE~ 6= 0 divE~ =0 ZZ S E

DM : Condensateur cylindrique

DM : Condensateur cylindrique Corrigé O M r x y z h R 1 R 2 er e ez 1) On se place en coordonnées cylindriques ( r; ;z), dans la base ( e r,e ,e z) Le champ électrique s'écrit donc :

CONDENSATEURS ÉNERGIE POTENTIELLE ÉLECTROSTATIQUE

• on appelle rigidité diélectrique la valeur maximale du module du champ électrique qui peut exister à l'intérieur d'un diélectrique sans que celui-ci soit modifié ou détruit par le passage d'un courant électrique • on appelle tension de claquage d'un condensateur la valeur maximale de la tension que

02 Potentiel Energie potentielle électrique

quelconque dans un champ électrique uniforme E s’écrit : W(F) qE x où l’axe Ox est parallèle au champ électrique et dirigé dans le sens opposé au vecteur E d) Analogie avec le travail du poids W(P) mg z et W(F) qE x g est l'intensité du champ de pesanteur ; E est l'intensité du champ électrique

Thème : Particules élémentaires et interactions fondamentales

Questions types Champ électrique dans un condensateur Calculatrice : autorisée Durée prévue: 15 minutes Note sur: 5 points Savoirs évalués : Les relations des valeurs des forces associées aux interactions gravitationnelle et électromagnétique

[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

[PDF] champs lexical des sentiments amoureux

Thème : Particules élémentaires et interactions fondamentales

Questions types Interactions fondamentales

Calculatrice : autorisée

Durée prévue : 15 minutes Note sur : 6.5 points

Savoirs évalués :

Les relations des valeurs des forces associées aux interactions gravitationnelle et électromagnétique

Description des particules élémentaires (charges, situations) Les interactions prédominantes à chaque échelle

Compétences évaluées :

Utiliser la relation mathématique des forces associées aux interactions gravitationnelle et

électromagnétique

Enoncé :

particules ci-contre).

1. deux protons.

2. électrique entre deux protons.

nucléaire.

4. Les interactions prises en compte suffisent-elles à expliquer la cohésion du noyau

Justifier et indiquer éventuellement la (ou les) autre(s) interaction(s) à prendre en compte pour expliquer ce phénomène. Données : Masse du proton : mp = 1,67.10-27 kg Constante de Coulomb : k = 9,0.109 N.m2.C-2

Constante de gravitation universelle : G = 6,67.10-11 N.m2.kg-2 Charge élémentaire : e = 1,60.10-19 C

Correction et évaluation

1. Fg = ீ௠ು௠ು

(choix des valeurs)

(calcul correct)

2. Fe = k

2d qqBA

(choix des valeurs)

(calcul correct)

3. La force gravitationnelle est beaucoup plus faible que la force électrique. Elle est

4. La force électrique entre

forte.

(répulsive)

(cohésion impossible)

(forte)

Résultats sans unité ou avec une unité incorrecte - 0,5 Incohérence du nombre de chiffres significatifs - 0,5

TOTAL EXERCICE 1 sur 6,5 points

4,2.10-15 m

Questions types Tritium

Calculatrice : autorisée

Durée prévue : 15 minutes Note sur : 6 points

Savoirs évalués :

Les relations des valeurs des forces associées aux interactions gravitationnelle et électromagnétique

Description des particules élémentaires (charges, situations) Les interactions prédominantes à chaque échelle

Compétences évaluées :

Utiliser la relation mathématique des forces associées aux interactions gravitationnelle et

électromagnétique

Enoncé :

Le tritium ܪ

1. cet

atome.

2. 5,0.10-2

nm.

3. noyau distant

de 7,0× 1016 m

4. Calculer le poids sur aux

interactions électriques dans un atome.

Données:

Intensité du champ de pesanteur : g = 9,8 N.kg-1 Masse électron : 9,1 1031 kg Charge élémentaire : e = 1,6 1019 C k = 9,0 109 S.I.

Correction et évaluation

1. 1 protons, 2 neutrons et 1 électron

2. Fe = k

2d qqBA

(choix des valeurs)

(calcul correct)

1. Fe = k

2d qqBA = 0 car la charge du neutron est nulle (valeur)

(justif)

4. P = mg = 9,1 1031*9,8 = 8,9.10-30 N

(expression)

(choix des valeurs)

(calcul correct)

(conclusion)

Résultats sans unité ou avec une unité incorrecte - 0,5 Incohérence du nombre de chiffres significatifs - 0,5

TOTAL EXERCICE sur 6 points

Questions types Hydrogène

Calculatrice : autorisée

Durée prévue : 15 minutes Note sur : 4 points

Savoirs évalués :

Les relations des valeurs des forces associées aux interactions gravitationnelle et électromagnétique

Description des particules élémentaires (charges, situations) Les interactions prédominantes à chaque échelle

Compétences évaluées :

Utiliser la relation mathématique des forces associées aux interactions gravitationnelle et

électromagnétique

Enoncé :

Données : k = 9,0.109 N.m².C-2, G = 6,67.10-11 N.m².kg-2.

Dans un atome d'hydrogène ܪ

0,73.10-10m

2. Donner l'expression puis donner un ordre de grandeur de la valeur de l'interaction électrique entre ces deux

particules. Cette interaction est-elle attractive ou répulsive ?

3. Mêmes questions pour l'interaction gravitationnelle entre les deux particules.

4. Comparer les valeurs des deux interactions et commenter. Est-ce cohérent avec vos connaissances ?

Correction et évaluation

2. 1 proton, 0 neutron et 1 électron

Fe = k

2d qqBA ଵ଴షమబ = 10-8 N

Cette force est attractive

(expression)

(choix des valeurs)

(calcul correct)

Fg = ீ௠ು௠ು

ଵ଴షమబ= 10-44 N

Cette force est attractive

(valeur)

(justif)

(conclusion)

Résultats sans unité ou avec une unité incorrecte - 0,5 Incohérence du nombre de chiffres significatifs - 0,5

TOTAL EXERCICE sur 4 points

Questions types Champ électrique dans un

condensateur

Calculatrice : autorisée

Durée prévue : 15 minutes Note sur : 5 points

Savoirs évalués :

Les relations des valeurs des forces associées aux interactions gravitationnelle et électromagnétique

Champs de gravitation et électrostatique

Lignes de champs

Compétences évaluées :

Caractériser localement une ligne de champ électrostatique ou de champ de gravitation

Enoncé :

Définition : Un condensateur est un ensemble de 2 plaques métalliques séparées par un isolant.

Entre Ies plaques A et B d'un condensateur chargé, il existe un champ électrostatique uniforme, c'est-à-dire un champ dont la direction et le sens et la valeur sont constants en tous points de I'espace entre les plaques. Ce champ ܧ la plaque positive vers la plaque négative. Dans la situation étudiée, sa vaIeur est E =1,0 ×104N.C-1

1.Sur le schéma, représenter le vecteur champ électrostatique en un

: 1 cm pour 5,0.103 N.C-1

2.. Représenter des lignes de champ électrostatique entre les plaques.

3. Calculer la valeur de la force électrostatique qui s'exerce sur un

électron (q = -1,60 × 10-19 C) situé entre les plaques.

4. Dans quel sens cet électron se déplace-t-il sous effet de cette force

? Justifier.

Correction et évaluation

1. par un vecteur. Direction : perpendiculaire aux deux plaques

Sens : Vers B

Longueur : 1,0 ×104N.C-1

Les lignes de champs seront donc des lignes perpendiculaires aux plaques dirigées vers B.

3.e = qE = 1,60 × 10-19*1,0

×104 = 1,60 × 10-15 N

1. se déplacera donc vers A (ce qui est logique car il est chargé négativement et sera donc attiré vers la plaque chargée postivement.

TOTAL EXERCICE sur 5 points

Questions types

Calculatrice : autorisée

Durée prévue : 15 minutes Note sur : 4,5 points

Savoirs évalués :

Les relations des valeurs des forces associées aux interactions gravitationnelle et électromagnétique

Champs de gravitation et électrostatique

Lignes de champs

Compétences évaluées :

Caractériser localement une ligne de champ électrostatique ou de champ de gravitation

Enoncé :

Rayon de la Terre Rt = 6,38.103 km

Masse de la Terre Mt = 5,97.1024 kg

G = 6,67.10-11 N.m².kg-2.

gmer = 9,81 N/kg L'Éverest est la plus haute montagne du monde avec une altitude h = 8 848 m.

1. Exprimer la valeur de la force de gravitation subie, au sommet de l'Everest, par un alpiniste de masse m en

fonction de G, h, RT, m et MT la masse de la Terre.

2. Exprimer la valeur du poids de l'alpiniste en fonction de l'intensité de la pesanteur au sommet de l'Everest gE.

3. En assimilant le poids à la force de gravitation, déterminer l'expression de la valeur du champ de pesanteur en

verest.

4. Calculer cette valeur puis la comparer à celle de ce champ au niveau de la mer gmer.

Correction et évaluation

1. Fg = ீ௠௠೅

2. P = mgE

3. Si on suppose que Fg = P, alors : gE =

gE = Cette valeur est inférieure à celle au niveau de la mer.

TOTAL EXERCICE sur 4,5 points

Questions types Champ de gravitation sur Mars

Calculatrice : autorisée

Durée prévue : 15 minutes Note sur : 4,5 points

Savoirs évalués :

Les relations des valeurs des forces associées aux interactions gravitationnelle et électromagnétique

Champs de gravitation et électrostatique

Lignes de champs

Compétences évaluées :

Caractériser localement une ligne de champ électrostatique ou de champ de gravitation

Enoncé :

Rayon de Mars Rm = 3,39.103 km

Masse de la Terre Mm = 6,39.1023 kg

G = 6,67.10-11 N.m².kg-2.

gmer = 9,81 N/kg

24 janvier 2004.

1. Exprimer la valeur de la force de gravitation subie, subie sur Mars, par Opportunity de masse m en fonction de

G, RM, m et MM la masse de Mars.

2. Exprimer la valeur du poids en fonction de l'intensité de la pesanteur sur Mars gMars.

3. En assimilant le poids à la force de gravitation, déterminer l'expression de la valeur du champ de pesanteur sur

Mars.

4. Calculer cette valeur puis la comparer à celle de ce champ sur Terre gTerre.

Correction et évaluation

1. Fg = ீ௠௠೘

1. P = mgm

2. Si on suppose que Fg = P, alors : gm =

gE =

Cette valeur est inférieure sur Terre

TOTAL EXERCICE sur 4,5 points

Questions types Champ électrique créé par des charges ponctuelles

Calculatrice : interdite

Durée prévue : 20 minutes Note sur : 6,5 points

Savoirs évalués :

Les relations des valeurs des forces associées aux interactions gravitationnelle et électromagnétique

Champs de gravitation et électrostatique

Lignes de champs

Compétences évaluées :

Caractériser localement une ligne de champ électrostatique ou de champ de gravitation

Enoncé :

Des lignes de champ électrostatique dues à un objet chargé placé au centre -dessous :

1. - ?

2. Définir le champ électrostatique.

3. négative. Justifier.

4. Dans les 2 cas ci-

chacun des 2 cas, dire si les 2 charges sont de mêmes signes ou de signes opposées. Justifier.

Correction et évaluation

1. On appelle ligne de champs, les courbes tangentes aux vecteurs et

orientées dans le sens du vecteur. Elles indiquent donc la direction et le en raison de sa charge Q, un champ électrique ܧ

ܨԦ = q ܧ

Si je place en un point de lespace une charge q>0, en ce point le champ est dirigé vers lextérieur. La forcfe F = qE est donc dans le même sens. Il sagit donc dune force repulsive. Ceci signifie donc que la charge placée au centre est positive. Cas a Les deux ensembles de lignes sont orientés de la même façon. Il sagit de deux charges positives.

Cas b :

On voit au centre que les lignes de champs partent dune charge et arrivent à une autre. Les deux charges sont de signes opposés.

TOTAL EXERCICE sur 6,5 points

Résolution de problème Feynman

Calculatrice : autorisée

Durée prévue : 25 minutes Note sur : 7 points

Savoirs évalués :

Les relations des valeurs des forces associées aux interactions gravitationnelle et électromagnétique

Description des particules élémentaires (charges, situations) Les interactions prédominantes à chaque échelle

Compétences évaluées :

Utiliser la relation mathématique des forces associées aux interactions gravitationnelle et

électromagnétique

Remarques :

Enoncé :

Si l'homme était chargé

Si vous vous teniez à un bras de distance de quelqu'un et que chacun de vous ait un pour cent d'électrons de plus que de

protons, la force de répulsion serait incroyable. De quelle grandeur ? Suffisante pour soulever l'Empire State Building ? Non !

Pour soulever le Mont Everest ? Non ! La répulsion serait suffisante pour soulever une masse égale à celle de la Terre entière

D'après Richard FEYNMAN, prix Nobel de physique de 1965

Données:

: L = 60 cm : 4.1028 masse de la Terre : mT = 6,0x1024 kg.

Intensité de la pesanteur g = 10N.kg-1

k = 9,0x109 N.m2.C-2.

Correction et évaluation

28 /100 = 4,2.1026. Ceci représente une charge de q1 = q2

=4.1026 x -1,6.10-19 = - 6,4.107 C

La force électrostatique entre les 2 humains seraient donc de : F1/2 = F2/1 = k q1 q2/d² = 9.1025 N

[PDF] Thème : Particules élémentaires et interactions fondamentales

Questions types Interactions fondamentales

Calculatrice : autorisée

Savoirs évalués :

Compétences évaluées :

électromagnétique

Enoncé :

1. deux protons.

2. électrique entre deux protons.

4. Les interactions prises en compte suffisent-elles à expliquer la cohésion du noyau

Correction et évaluation

1. Fg = ீ௠ು௠ು

 (choix des valeurs)

(calcul correct)

2. Fe = k

 (choix des valeurs)

(calcul correct)

3. La force gravitationnelle est beaucoup plus faible que la force électrique. Elle est

4. La force électrique entre

(répulsive)

 (cohésion impossible)

(forte)

TOTAL EXERCICE 1 sur 6,5 points

4,2.10-15 m

Questions types Tritium

Calculatrice : autorisée

Savoirs évalués :

Compétences évaluées :

électromagnétique

Enoncé :

Le tritium ܪ

1. cet

2. 5,0.10-2

3. noyau distant

4. Calculer le poids sur aux

Données:

Correction et évaluation

1. 1 protons, 2 neutrons et 1 électron 

2. Fe = k

 (choix des valeurs)

(calcul correct)

1. Fe = k

 (justif)

4. P = mg = 9,1 1031*9,8 = 8,9.10-30 N

 (expression)

 (choix des valeurs)

(calcul correct)

 (conclusion)

TOTAL EXERCICE sur 6 points

Questions types Hydrogène

Calculatrice : autorisée

Savoirs évalués :

Compétences évaluées :

électromagnétique

Enoncé :

Dans un atome d'hydrogène ܪ

0,73.10-10m

2. Donner l'expression puis donner un ordre de grandeur de la valeur de l'interaction électrique entre ces deux

3. Mêmes questions pour l'interaction gravitationnelle entre les deux particules.

4. Comparer les valeurs des deux interactions et commenter. Est-ce cohérent avec vos connaissances ?

Correction et évaluation

2. 1 proton, 0 neutron et 1 électron 

Fe = k

Cette force est attractive

 (expression)

 (choix des valeurs)

(calcul correct)

Fg = ீ௠ು௠ು

Cette force est attractive

 (valeur)

 (justif)

 (conclusion)

TOTAL EXERCICE sur 4 points

Questions types Champ électrique dans un

Calculatrice : autorisée

Savoirs évalués :

Champs de gravitation et électrostatique

Lignes de champs

Compétences évaluées :

Enoncé :

(choix des valeurs)

(calcul correct)

(choix des valeurs)

(calcul correct)

(répulsive)

(cohésion impossible)

(forte)

1. 1 protons, 2 neutrons et 1 électron

(choix des valeurs)

(calcul correct)

(justif)

(expression)

(choix des valeurs)

(calcul correct)

(conclusion)

2. 1 proton, 0 neutron et 1 électron

(expression)

(choix des valeurs)

(calcul correct)

(valeur)

(justif)

(conclusion)

2. P = mgE

1. P = mgm