Électrostatique - Cours complet
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Pregunta
Quelle est la relation entre l'énergie potentielle électrostatique Ep et la force électrostatique F ?
Respuesta
F = -dEp/dr.
Pregunta
Quand les formules établies pour le champ et le potentiel sont-elles valables ?
Respuesta
Elles sont valables pour une charge ponctuelle.
Pregunta
Définissez la densité linéique de charges (λ) et son unité S.I.
Respuesta
λ = dq/dl. Unité S.I. : Coulomb par mètre (C/m).
Pregunta
Définissez la densité volumique de charges (ρ) et son unité S.I.
Respuesta
ρ = dq/dv. Unité S.I. : Coulomb par mètre cube (C/m³).
Pregunta
Quelle est la relation entre le champ électrostatique E et le potentiel électrostatique V ?
Respuesta
E = -dV/dr.
Pregunta
Quelle est la formule de l'énergie potentielle électrostatique Ep,AB entre deux charges ponctuelles q et q' distantes de r ? et unité
Respuesta
Ep,AB = k * (q * q') / r. Unité S.I. : Joule (J). L'énergie potentielle est une grandeur scalaire algébrique.
Pregunta
Comment traite-t-on une distribution continue de charges pour calculer le champ ou le potentiel ?
Respuesta
On la décompose en éléments de charges infinitésimaux dq, considérés comme ponctuels. On calcule dE et dV pour chaque dq et on les somme (intégration) en appliquant le principe de superposition.
Pregunta
Définissez la densité superficielle de charges (σ) et donnez son unité S.I.
Respuesta
σ = dq/dS (charge contenue dans un élément de surface donné). Unité S.I. : Coulomb par mètre carré (C/m²).
Pregunta
Quelle est la formule de la force électrostatique (Loi de Coulomb) entre deux charges ponctuelles q et q' ?
Respuesta
F = k * (|q * q'|) / r², où r est la distance entre les charges. Unité S.I. : Newton (N)
Pregunta
Dans la loi de Coulomb, que représente 'k' et quelle est sa valeur dans le vide ?
Respuesta
k est la constante de proportionnalité, k = 1 / (4πε). Dans le vide, k ≈ 9.109 S.I. (N·m²/C²).
Pregunta
Dans la loi de Coulomb, que représente 'ε' ?
Respuesta
ε est la permittivité diélectrique absolue du milieu (ε = ε₀ * εᵣ). ε₀ est la permittivité du vide et εᵣ est la permittivité relative du milieu.
Pregunta
Énoncez le principe de superposition pour les forces électrostatiques.
Respuesta
En présence de plusieurs charges, la force exercée sur l'une d'elles est la somme vectorielle des forces exercées par toutes les autres charges du système.
Pregunta
Quelle est la formule du champ électrostatique E créé par une charge ponctuelle q à une distance r ?
Respuesta
E = k * q / r² * uAB. Unité S.I. : Volt par mètre (V/m) ou Newton par Coulomb (N/C).
Pregunta
Comment le sens du champ électrostatique dépend-il du signe de la charge 'q' qui le crée ?
Respuesta
Si q > 0, le champ est radial sortant (fuyant / centrifuge). Si q < 0, le champ est radial rentrant (centripète).
Pregunta
Quelle est la relation entre la force électrostatique F et le champ électrostatique E ressenti par une charge test q' ?
Respuesta
F = q' * E.
Pregunta
Quelle est la formule du potentiel électrostatique VAB créé par une charge ponctuelle q à une distance r ? et unité
Respuesta
VAB = k * q / r. Unité S.I. : Volt (V). Le potentiel est une grandeur scalaire algébrique.
VAB = k * q / r. Unité S.I. : Volt (V). Le potentiel est une grandeur scalaire algébrique.
Pregunta
Qu'est-ce qu'une surface équipotentielle ?
Respuesta
Une surface où le potentiel est constant en tout point. Les lignes de champ sont toujours perpendiculaires aux surfaces équipotentielles.
Pregunta
Énoncez le principe de superposition pour le potentiel électrostatique.
Respuesta
En présence de plusieurs charges, le potentiel total en un point est la somme algébrique des potentiels créés par toutes les autres charges du système.
Pregunta
Quelle est la relation entre l'énergie potentielle électrostatique Ep et le potentiel V subis par une charge q' ?
Respuesta
Ep = q' * V.
Pregunta
Décrivez un condensateur plan et ses composants principaux.
Respuesta
Un condensateur plan est constitué de deux conducteurs plans (armatures) de surface S, séparés par un isolant d'épaisseur e. Les armatures sont chargées respectivement de +Q et -Q.
Pregunta
Quelle est la formule du champ électrostatique E créé par un plan infini uniformément chargé de densité surfacique σ ?
Respuesta
E = σ / (2ε).
Pregunta
Quel est le champ électrostatique total E à l'intérieur d'un condensateur plan (entre les armatures) et son expression si l'isolant est le vide (ε = ε₀) ?
Respuesta
E = σ / ε (orienté de l'armature positive vers la négative). Si l'isolant est le vide, E = σ / ε₀.
Pregunta
Quel est le champ électrostatique à l'extérieur d'un condensateur plan ?
Respuesta
E = 0.
Pregunta
Quelle est la formule du potentiel V(x) à l'intérieur d'un condensateur plan avec une armatures V₁ et V₂ distantes de e, sachant que V(0) = V₁ ?
Respuesta
V(x) = V₁ - (σ * x) / ε = V₁ - E * x.
Pregunta
Définissez la capacité C d'un condensateur plan et son unité S.I.
Respuesta
C = Q / U, où U est la tension (différence de potentiel V₁-V₂). Unité S.I. : Farad (F).
Pregunta
Quelle est la formule de la capacité C d'un condensateur plan ?
Respuesta
C = (ε * S) / e, où S est la surface des armatures et e est leur distance.
Pregunta
Quelle est la formule de la capacité C d'un condensateur plan si l'isolant est le vide ?
Respuesta
C = (ε₀ * S) / e.
Pregunta
Quelles sont les trois formules pour l'énergie W stockée dans un condensateur ?
Respuesta
W = (1/2) * Q² / C = (1/2) * C * U² = (1/2) * Q * U. Unité S.I. : Joule (J).
Pregunta
Définissez un dipôle électrostatique.
Respuesta
Un dipôle électrostatique est un couple de charges égales en valeur absolue et opposées (qA = -q, qB = +q) séparées par une distance r = AB.
Pregunta
Définissez le moment dipolaire (p) et son unité S.I.
Respuesta
p = q * AB (vecteur). Unité S.I. : Coulomb-mètre (C.m). Son point d'application est le milieu de [AB].
Pregunta
Quelle est la formule du potentiel créé par un dipôle à grande distance d'un point M (r, θ) ?
Respuesta
V(r, θ) = (k * p * cosθ) / r² = (k * p ⋅ u) / r².
Pregunta
Dans la formule du potentiel créé par un dipôle, que représente θ ?
Respuesta
θ est l'angle entre le vecteur moment dipolaire p et le vecteur position OM (ou u le vecteur unitaire de OM).
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