EXAMEN #1 ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME 20% de la note finale

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1 EXAMEN #1 ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME 20% de la note finale Hiver 2009 Nom : Chaque question à choix multiples vaut 3 points 1. Dans quelle direction est le potentiel au centre du carré dans la figure suivante? a b c d C est un piège puisque le potentiel est nul. C est un piège puisque le potentiel n est pas un vecteur et n a donc pas de direction. 2. Deux charges sont placées sur l axe des x à x = -A et à x = B. La graphique ci-contre montre la valeur du potentiel en fonction de la position sur l axe des x. Quels sont les signes des deux charges? Positif à x = -A et positif à x = B Positif à x = -A et négatif à x = B Négatif à x = -A et positif à x = B Négatif à x = -A et négatif à x = B 3. Si on augmente le rayon d une surface de Gauss en forme de sphère entourant une charge ponctuelle le flux à travers la surface reste identique et le champ électrique à l endroit où est la surface diminue. le flux à travers la surface diminue et le champ électrique à l endroit où est la surface diminue. le flux à travers la surface reste identique et le champ électrique à l endroit où est la surface reste identique. le flux à travers la surface diminue et le champ électrique à l endroit où est la surface reste identique.

2 4. À mesure que l on apporte des charges négatives sur une sphère conductrice, à l intérieur de la sphère le champ électrique et le potentiel augmentent. le champ électrique demeure constant et le potentiel augmente. le champ électrique demeure constant et le potentiel diminue. le champ électrique augmente et le potentiel diminue. 5. Une charge est à la position donnée sur la figure. Comment change le flux à travers la surface carrée si on éloigne la charge de la surface? Il augmente Il reste la même Il diminue 6. Une sphère conductrice ayant une charge de 20 µc est entourée d une coquille sphérique conductrice ayant un rayon deux fois plus grand et une charge de 10 µc. Si on relie les deux sphères à l aide du fil conducteur, comment change la charge de la sphère la plus petite? Elle reste la même. Elle descend à 15 µc de telle sorte que chaque sphère ait la même charge. Elle descend à 10 µc de telle sorte que la sphère deux fois plus grande ait une charge deux fois plus grande (20µC) Elle devient nulle. La figure n est pas à l échelle 7. Deux plaques métalliques parallèles sont chargées. Une plaque est chargée avec une charge +Q et l autre est chargée avec une charge Q. Le champ entre les plaques est alors 100 N/C. Si on décharge la plaque négative et qu on la charge ensuite avec une charge +4Q, alors la grandeur du champ électrique entre les plaques est N/C 250 N/C 300 N/C 500 N/C Aucune de ces réponses

3 8. Le champ électrique est nul dans une région de l espace. Que peut-on conclure à propos du potentiel électrique dans cette région? Il est nécessairement constant. Il est nécessairement nul. Il est nécessairement positif. Il est nécessairement négatif. 9. La figure ci-contre montre le champ électrique près de deux charges q 1 et q 2. Quelle est la relation entre ces deux charges? q 2 = -3 q 1 et q 1 est positif q 2 = -3 q 1 et q 1 est négatif q 2 = -q 1 / 3 et q 1 est positif q 2 = -q 1 / 3 et q 1 est négatif 10. Une coquille sphérique isolante et portant une charge négative Q 1 distribuée uniformément dans tout son volume entoure une charge positive q. Une autre charge positive Q 2 est à l extérieur de la coquille sphérique tel qu illustré sur la figure. Dans quelle direction est la force sur la charge q? Vers la droite Vers la gauche Vers le haut Vers la bas Elle est nulle Rép. 1f 2c 3a 4c 5c 6d 7b 8a 9b 10a

4 16. (15 points) Quel travail faut-il faire pour déplacer une charge de -2 µc du point a au point b à vitesse constante? Rép. 2,25 J 17. (18 points) a) Quel est le champ électrique (grandeur et direction) au point P? b) Quelle est la force électrique (grandeur et direction) sur une charge de -2 µc si on la place au point P? Rép. a) N/C à 168 b) 0,1226 N à -12

5 18. (20 points) Une très longue tige cylindrique non-conductrice a un rayon de 1 cm. Elle est porteuse d une charge dont la densité est ρ = 20 µc/m³. Cette tige est entourée d un cylindre conducteur creux dont le rayon intérieur (le trou) est de 2 cm et le rayon extérieur est de 2,2 cm. Cette tige porte une charge dont la densité est de λ = -2 nc/m. Quel est le champ électrique aux endroits suivants? a) à 0,5 cm du centre. b) à 1,5 cm du centre. c) à 6 cm du centre. Rép. a) 5647 N/C b) 7529 N/C c) 1283 N/C 19. (17 points) Le potentiel (en Volt) dans une espace est donné par V = 2x y 300( x + y) Quelle est la force sur une particule de -20 mc à la position (4,1,3)? F i j N Rép, = ( 0,56 + 1,52 )

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