Exercices Corrigés : Champ Électrostatique / Retroviseur Peugeot Kisbee

On donne: V ( z = 0) = 0. 3) Représenter E(M) et V(M) en fonction de z. Commenter ces courbes. A la distance z = d > 0, le plan Π 1 est remplacé par une demi-sphère de rayon R qui pose sur un disque de même rayon E et d'épaisseur très faible. La demi-sphère et le disque ne porte aucune charge (figure 1). Figure 1 Calculer le flux Φ du champ électrostatique crée par le plan Π à travers la surface fermée formée par la demi-sphère et le disque. Cours electrostatique préparer. Problème d'électrostatique Les parties 1 et 2 sont dépendantes. Dans tout ce problème l'espace sera rapporté à un repère orthonormé direct et un point quelconque M de l'espace sera repéré par ses coordonnées cartésiennes (x, y, z). Partie 1: Une lame chargée en volume considère une lame chargée en volume limitée par les plans d'équations respectives x = -h et x = +h (où e est une constante positive désignant l'épaisseur de la lame) et infinie dans les directions de Oy et de Oz (figure 1). La lame est chargée uniformément en volume avec une densité ρ positive.

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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. Cours electrostatique prépa à l'accouchement. 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. 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.

b) Le champ est-il continu à la traversée des deux surfaces de la couronne cylindrique (C). 8) On fait tendre R1 → R, la charge totale de la distribution volumique de la couronne cylindrique est alors répartie sur la surface d'un cylindre creux de longueur infinie et de rayon R. Soit σ la densité de charges du cylindre creux. a) Exprimer σ en fonction de ρ, R1 et R. b) Retrouver les expressions de crée par un cylindre creux. Physagreg : Cours d'électrocinétique, 1ère année. 9) On se place maintenant dans le cas où R1 = 0 et on suppose que le rayon R est négligeable devant la longueur du cylindre chargé. La charge totale de la distribution volumique peut être considérée répartie uniformément sur un fil infini. On désigne par λ la densité linéique du fil. a) Exprimer λ en fonction de ρ et R. b) En déduire l'expression du champ crée par le fil. c) Retrouver crée par un fil de longueur infinie à partir du théorème de Gauss. d) En déduire l'expression du potentiel V(M) crée par le fil infini à une constante additive près qu'on notera K. C/ On considère deux C/ On considère deux fils rectilignes, de longueurs infinies, portant des distributions linéiques de charges de densités constantes + λ et −λ ( λ > 0).

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