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Wednesday, 17 July 2024

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Exercice 1: Les parties I, II et III sont indépendantes Partie I On considère une charge ponctuelle q placée dans le vide à l'origine O du système de coordonnées sphériques de base 1) Donner l'expression du champ électrostatique crée par cette charge en un point M de l'espace situé à la distance r de O. Exprimer en fonction du vecteur 2) Calculer la circulation de le long d'un contour quelconque limité par deux points A et B. Soit V(M) le potentiel électrostatique crée en M par la charge q. Cours electrostatique préparer. En déduire la différence de potentiel entre A et B, puis la circulation de le long d'un contour fermé. Partie II On considère deux charges ponctuelles identiques (q > 0) distantes de 2a et placées dans le vide en deux points A(0, a, 0) et B(0, -a, 0) de l'axe 1) Calculer le champ électrostatique crée par ces deux charges en un point M de la médiatrice de AB. On note O le milieu de AB et on pose: 2) Que devient l'expression de lorsqu'on remplace la charge q en A par –q. Partie III Soit un fil AB de longueur L confondu avec l'axe Oz, chargé avec une densité linéique λ uniforme.

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Ces deux fils sont parallèles entre eux et perpendiculaire au plan (Oxy). On désigne par A(-a/2, 0) et B(+a/2, 0) les intersections respectives du fil chargé ( −λ) et celui chargé à ( + λ) avec le plan (Oxy). L'origine O du repère (Oxy) est le milieu de AB (AB = a), (figure 3). Soit M un point du plan (Oxy) repéré en coordonnées polaires par ( r, θ) avec r = OM et. On désigne par V(M) et respectivement le potentiel et le champ électrostatique crées par les deux fils en un point M très éloigné des fils: r >> a. Résumé cours électrostatique (prepa) - Spé MP - Stuvia FR. 10) En utilisant les résultats de B-9-d), donner les expressions du potentiel crée par le fil en A et du potentiel crée par le fil en B (à constante additive près). 11) Sachant que le point O est pris comme origine du potentiel: V(O) = 0, en déduire l'expression du potentiel V(M) crée par les deux fils. 12) Dans le cadre de l'approximation dipolaire (r >> a), exprimer les distances AM et BM en fonction de r, a et θ. 13) a) Montrer que: b) Montrer que les deux fils chargés se comportent comme un dipôle électrostatique isolé dont on précisera le moment dipolaire p. 14) En déduire les composantes radiale et orthoradiale du champ électrostatique, son module et sa direction.
Soit M un point quelconque de l'espace. 1) Indiquer les coordonnées dont dépend le champ électrostatique et déterminer sa direction. 2) a) Définir et justifier la surface de Gauss. b) Déterminer le champ en tout point M de l'espace (r < R et r > R). 3) a) Tracez l'allure de E(r) en fonction de r (où E(r) est la norme du champ). b) Le champ est-il continu à la traversée de la surface du cylindre. 4) En prenant comme référence du potentiel V(r = 0) = V0, calculez le potentiel V(r) en tout point M de l'espace. 5) a) Tracez l'allure de V(r) en fonction de r. b) Vérifier que le potentiel V(r) est continu à la traversée du cylindre. Examens Corrigés d'électrostatique. B/ Une couronne cylindrique (C) d'axe et de rayon intérieur R1 et extérieur R de longueur infinie, porte une charge volumique répartie entre les surfaces des deux cylindres avec une densité constante ρ > 0 (figure 2). 6) Précisez les invariances du champ électrostatique et déterminer sa direction. 7) a) En utilisant le théorème de Gauss, donner les expressions du champ électrostatique en tout point M de l'espace.

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