Chapitre-1: L électromagnétisme: électrostatique

Documents pareils
Chapitre I- Le champ électrostatique. I.1.1- Phénomènes électrostatiques : notion de charge électrique

Propriétés électriques de la matière

Plan du cours : électricité 1

NOTICE DOUBLE DIPLÔME

Contenu pédagogique des unités d enseignement Semestre 1(1 ère année) Domaine : Sciences et techniques et Sciences de la matière

Module d Electricité. 2 ème partie : Electrostatique. Fabrice Sincère (version 3.0.1)

Cours d électricité. Introduction. Mathieu Bardoux. 1 re année. IUT Saint-Omer / Dunkerque Département Génie Thermique et Énergie

PHYSIQUE Discipline fondamentale

DYNAMIQUE DE FORMATION DES ÉTOILES

À propos d ITER. 1- Principe de la fusion thermonucléaire

Plan du chapitre «Milieux diélectriques»

Premier principe de la thermodynamique - conservation de l énergie

!!! atome = électriquement neutre. Science et technologie de l'environnement CHAPITRE 5 ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME

1 ère partie : tous CAP sauf hôtellerie et alimentation CHIMIE ETRE CAPABLE DE. PROGRAMME - Atomes : structure, étude de quelques exemples.

Introduction à l'electromagnétisme

Fonctions de plusieurs variables

Cours 1. Bases physiques de l électronique

Les Conditions aux limites

Interaction milieux dilués rayonnement Travaux dirigés n 2. Résonance magnétique : approche classique

SYSTEME DE PARTICULES. DYNAMIQUE DU SOLIDE (suite) Table des matières

Chapitre 11 Bilans thermiques

10 leçon 2. Leçon n 2 : Contact entre deux solides. Frottement de glissement. Exemples. (PC ou 1 er CU)

Interactions des rayonnements avec la matière

Travaux dirigés de magnétisme

MATIE RE DU COURS DE PHYSIQUE

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

LES CARACTERISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION

Différents types de matériaux magnétiques

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

BTS BAT 1 Notions élémentaires de chimie 1

Rayonnements dans l univers

Photons, expériences de pensée et chat de Schrödinger: une promenade quantique

Système formé de deux points

5. Les conducteurs électriques

M6 MOMENT CINÉTIQUE D UN POINT MATÉRIEL

LA PHYSIQUE DES MATERIAUX. Chapitre 1 LES RESEAUX DIRECT ET RECIPROQUE

Programmes des classes préparatoires aux Grandes Ecoles

Electrification statique - Problèmes et solutions L application des sources ionisantes. Auteur: Dr Mark G Shilton, CChem, MRSC. (Copie du document

POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux. - Section Orthoptiste / stage i-prépa intensif -

La gravitation universelle

Enseignement secondaire

Module 3 : L électricité

Champ électromagnétique?

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

Électricité statique Édition INRS ED 874

Décharge électrostatique

TD 9 Problème à deux corps

TUTORIAL 1 ETUDE D UN MODELE SIMPLIFIE DE PORTIQUE PLAN ARTICULE

OM 1 Outils mathématiques : fonction de plusieurs variables

La charge électrique C6. La charge électrique

TABLE DES MATIÈRES CHAPITRE I. Les quanta s invitent

Accélération du vent solaire: revue des modèles exosphériques

Résolution d équations non linéaires

L énergie sous toutes ses formes : définitions

PHY2723 Hiver Champs magnétiques statiques. Notes partielles accompagnant le cours.

Etudier le diagramme température-pression, en particulier le point triple de l azote.

Capacité Métal-Isolant-Semiconducteur (MIS)

Électricité statique. Introduction. Quelques étapes historiques importantes

Les moments de force. Ci-contre, un schéma du submersible MIR où l on voit les bras articulés pour la récolte d échantillons [ 1 ]

THEME 2. LE SPORT CHAP 1. MESURER LA MATIERE: LA MOLE

Chapitre 11: Réactions nucléaires, radioactivité et fission

Les correcteurs accorderont une importance particulière à la rigueur des raisonnements et aux représentations graphiques demandées.

La physique quantique couvre plus de 60 ordres de grandeur!

Premier principe : bilans d énergie

Comprendre l Univers grâce aux messages de la lumière

par Alain Bonnier, D.Sc.

POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux. - Section Audioprothésiste / stage i-prépa intensif -

Introduction à la physique nucléaire et aux réacteurs nucléaires

Section «Maturité fédérale» EXAMENS D'ADMISSION Session de février 2014 RÉCAPITULATIFS DES MATIÈRES EXAMINÉES. Formation visée

Historique : vers la Charge

C est un mouvement plan dont la trajectoire est un cercle ou une portion de cercle. Le module du vecteur position OM est constant et il est égal au

O, i, ) ln x. (ln x)2

TS Physique Satellite à la recherche de sa planète Exercice résolu

Chapitre 15 - Champs et forces

La Licence Mathématiques et Economie-MASS Université de Sciences Sociales de Toulouse 1

G.P. DNS02 Septembre Réfraction...1 I.Préliminaires...1 II.Première partie...1 III.Deuxième partie...3. Réfraction

DM n o 8 TS Physique 10 (satellites) + Chimie 12 (catalyse) Exercice 1 Lancement d un satellite météorologique

INTRODUCTION À LA SPECTROSCOPIE

Chapitre1: Concepts fondamentaux

Qu est-ce qui cause ces taches à la surface du Soleil?

Caractérisation de défauts par Magnétoscopie, Ressuage, Courants de Foucault

Chapitre XIV BASES PHYSIQUES QUANTITATIVES DES LOIS DE COMPORTEMENT MÉCANIQUE. par S. CANTOURNET 1 ELASTICITÉ

Panorama de l astronomie. 7. Spectroscopie et applications astrophysiques

I Stabilité, Commandabilité et Observabilité Introduction Un exemple emprunté à la robotique Le plan Problème...

SECTEUR 4 - Métiers de la santé et de l hygiène

3 Charges électriques

Cours de Mécanique du point matériel

Intégration et probabilités TD1 Espaces mesurés

LICENCE PHYSIQUE, CHIMIE EN L3 :

Professeur Eva PEBAY-PEYROULA

Contrôle non destructif Magnétoscopie

Électricité statique. Principes. Problèmes. Applications

Chafa Azzedine - Faculté de Physique U.S.T.H.B 1

I - Quelques propriétés des étoiles à neutrons

Chapitre 2 : Caractéristiques du mouvement d un solide

ACIDES BASES. Chap.5 SPIESS

SSNL126 - Flambement élastoplastique d'une poutre droite. Deux modélisations permettent de tester le critère de flambement en élastoplasticité :

Procédés plasmas à faisceau d ions. P.Y. Tessier

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

Transcription:

Chapitre-1: L électromagnétisme: électrostatique Pr. Farida Fassi Faculté des Sciences de Rabat SVT_S2 http://scholar.um5.ac.ma/farida.fassi/classes 28/3/18 Farida Fassi 1

Introduction: L électromagnétisme ØL électromagnétisme est la branche de la physique qui étudie: Øl interaction des particules dotées d une charge électrique et de l évolution du champ électromagnétique qu elles génèrent. ØL électromagnétisme est habituellement étudiée en deux parties: Øl électricité et le magnétisme. ØPourquoi l électromagnétisme ØL étude de l électromagnétisme est très importante en physique, car l électricité et le magnétisme sont présents dans presque tous les phénomènes qui nous entourent: Boussole, Pile électrochimique et batterie, Transport d énergie, Télécommunication, Instruments Médicaux, Lumière, etc

L électrostatique Ø L'électrostatique : c'est l'interaction qui s'exerce entre des corps chargés Ø Si les corps chargés: Øau repos électrostatique Øen mouvement uniforme Øen mouvement quelconque magnétostatique électromagnétique

La force électrostatique ØParallèle entre la force de gravitation et la force électrostatique ØPar sa présence, une masse M est la cause d une force de gravitation agissant sur une autre masse m ØM est donc la source de l interaction gravifique, tout comme l est la masse m (3ºeme loi de Newton) ØLa force électrostatique possède des caractéristiques similaires : Øla cause de la force est ici des charges, dont l unité est le Coulomb (C)

La charge électrique ØConstitution de la ma.ère Charge totale d un atome : nulle Si un électron est arraché (ou rajouté) à un atome, on a un ion. à l'échelle macroscopique, la "charge électrique" portée par un corps correspond à un manque ou à un excès d'électrons. Les charges mobiles sont, le plus souvent, des électrons. Toute charge Q est un multiple entier de la charge de l électron : Q = ± n.e (L unité est le Coulomb (C).) ØLa charge électrique: ØLa charge électrique est la propriété de la matière qui produit les phénomènes électricité et magnétisme. ØToutes les particules qui possèdent une charge électrique peuvent subir des forces électriques et peuvent subir également des forces magnétiques si elles sont en mouvement.

Conducteur et isolant Definition: Ø Isolant ou diélectrique : les e - sont fortement liés aux atomes, il n y a pas d e - libre. Ø Lorsque une charge électrique est crée, elle ne peut pas se déplacer (bois, verre, papier...). Ø Conducteur (liaison métallique) : toute charge crée sur un matériau se répartit sur la surface. Ø Les e - libres permettent le déplacement de cette charge. Ø Remarques : Ø Les gaz sont formés de molécules neutres, ce sont des isolants. Les gaz ionisés sont conducteurs.

Répartition des charges : différentes distributions de charges ØCharges ponctuelles: ØDimensions négligeables par rapport aux distances entre les charges. ØDistributions continues de charges: Distribution linéique : la charge Q est répartie sur un fil de longueur L avec une densité linéique Distribution surfacique : la charge Q est répartie sur une surface S avec une densité surfacique Distribution volumique : la charge Q est répartie dans un volume V avec une densité volumique La charge totale sur la surface :

Force électrique : Loi de Coulomb Øla loi de Coulomb exprime la force électrostatique s'exerçant entre: Ødeux charges ponctuelles q 1 et q 2, placées à la distance r ØL'interaction est caractérisée par une intensité et une direction Unités : F en Newton, q1 et q2 en Coulomb, r en mètre,

Intensités relatives de l électrostatique et de la gravitation Cas de 2 électrons en interaction : Ø La force d attraction est négligeable devant la force électrostatique

Intensités relatives de l électrostatique et de la gravitation Forces de gravitation Forces électromagnétiques p

Force électrostatique: Principe de superposition

La loi de Coulomb Nous avons vu que deux charges ponctuelles q 1 et q 2 exercent une influence l une sur l autre. La force qui s exerce sur q 2 due à q 1 est : ε 0 :est la permittivité du vide

Champ électrostatique dans le vide

Champ électrostatique dans le vide Ø Définition: Ø on considère de nouveau le système de 2 charges q 1, q 2 Ø La charge q 1 perturbe son environnement est : 1 1 1

Ø Champ électrostatique crée par des charges ponctuelles

Champ crée par une charge ponctuelle Ø Définition du champ électrostatique créé par la charge q en un point M: d où : Ø Une charge q placé en 0 crée un champ E. Ø Plac ons en M une charge q. Ø Elle est soumise la force : si r à 0 la charge n est plus considérée ponctuelle.

Champ crée par plusieurs charges ponctuelles ØOn consider un ensemble de charges q 1, q 2, q 3,...,q n Ø placées en des points M 1, M 2,...,M n Ø Chaque charge q i placée en M i, crée en M un champ E i

Ø Champ électrostatique crée par une distribution de charges

Champ électrique produit par une distribution continue de charges ØDans plusieurs situations, les champs électriques sont produits par une distribution de charges ØEx. : des tiges, des sphères ou des plans chargés Ø Comment calculer le champ électrique autour de ces objets en différents points de l espace? ØPour quelles raisons devons-nous calculer ces champs? ØPour déterminer la force électrique exercée par ces champs sur des particules chargées et prédire leurs mouvements d une part et d autre part pour calculer les différences de potentiel en différents points autour de ces objets et prévoir ainsi les effets électriques.

Champ électrique produit par une distribution continue de charges Ø Pour trouver le champ électrique total nous devons procéder par calcul intégral car: Ø Chacun des éléments de charge dq est considéré comme une charge ponctuelle. Ø Chaque élément de charge produit un élément infinitésimal de champ de dq de Ø La valeur exacte du champ résultant sera la somme infinie, autrement dit, l intégrale des champs de chacune des petites charges «dq» placées à différentes valeurs de «x» Ø il faut faire la somme (l intégrale ) de tous les éléments de, en tenant compte de la nature vectorielle du champ x

Champ crée par une distribution de charge linéaire ØSupposons que les charges se distribuent de manière continue sur une courbe. Ø Autour d'un point A de la distribution, un élément de longueur dl porte la charge dq = λ.dl Ø dq = λ.dl crée en M un champ Ø La force exercée par dq sur q M est: ØOr

Champ électrostatique due à une distribution surfacique de charge ØSupposons que les charges se distribuent de manière continue sur une surface. Ø Autour d'un point A de la distribution, un élément de surface ds porte la charge dq =σds ØOr Ø dq =σds crée en M un champ Ø La force exercée par dq sur q M est: Ø Le champ crée par toutes les charges de la surface sera :

Champ électrostatique due à une distribution surfacique de charge ØSupposons que les charges se distribuent de manière continue à l intérieur d un volume (V). Ø Autour d'un point A de la distribution, un élément de volume dτ porte la charge dq =ρdτ Ø dq =ρdτ crée en M un champ ØOr Ø La force exercée par dq sur q M est: Ø le champ crée par toutes les charges répartis dans le volume V:

Théorème de Gauss ØNotion de Flux ØFlux du champ électrique à travers une surface quelconque Ø On considère une charge ponctuelle «q» en O et une surface élémentaire ds quelconque: A travers la surface entière S :

Théorème de Gauss ØLe théorème de Gauss fait le lien entre: Øle flux du champ électrique E et les sources de champ: Øil ne peut y avoir de flux du champ E à travers une surface fermée que si la somme des charges contenues dans le volume défini par la surface fermée est non nulle. ØEnoncé du théorème de Gauss ØLe flux électrique sortant d'une surface fermée est égale au produit par 1/ε 0 de la somme algébrique des charges intérieures. il est indépendant de leurs position; il est indépendant des charges extérieurs.

Théorème de Gauss ØLe principe de superposition permet de généraliser ce résultat à une distribution quelconque de charges : Ø Une surface est dite fermée lorsqu'elle délimite un volume. Ø Le vecteur unitaire n, normale à la surface est alors oriente de l'intérieur vers l'extérieur du volume délimite par la surface.

Application du théorème de Gauss ØLe théorème de Gauss permet le calcul du champ E plus rapidement que la méthode directe. Pour cela Il faut : Ødéterminer la symétrie de la distribution de charge, Øchoisir une surface fermée, Øcalculer le flux à travers la surface fermée, Øappliquer le théorème de Gauss et en déduire le champ E.

Symmetries de distributions de charges ØEn électrostatique, les symétries des distributions de charges se retrouvent dans le champ ØLes symétries envisagées sont des transformations géométriques qui laissent les distributions de charges invariantes ØSymétrie par rotation ØSi la distribution de charge est invariante dans toute rotation θ autour de Oz alors le champ E ne dépend pas de θ ØL axe Oz est un axe de symétrie (symétrie de révolution) ØTout plan contenant cet axe est un plan de symétrie ØE est porté par l axe de symétrie

Symétrie cylindrique ØDans une symétrie cylindrique, la distribution de charges est invariante dans toute translation parallèle à Oz et dans toute rotation θ autour de Oz. Symétrie sphérique ØLa distribution de charges a symétrie sphérique est invariante par rotation autour de tous les axes passant par un point O de la distribution : O est alors un centre de symétrie.

Exemple 1: d application du théorème de Gauss

Champ créé par une sphère uniformément chargée ØOn considère une sphère pleine de centre O et rayon R, chargée avec une distribution volumique de charges. ØEtude de la symétrie : une sphère chargée uniformément présente une symétrie sphérique, ØCette distribution possédant une symétrie sphérique, le champ électrostatique qui en résulte aura la même symétrie, donc Ø La surface de Gauss adaptée est simplement une sphère de rayon r et le théorème de Gauss nous fournit