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Exercices supplémentaires sur le Chapitre III
(Electrostatique)
Section 2.2
1. (I) L’atome d’hydrogène consiste en un électron de masse me = 9,1094.10-31 kg, en orbite
autour d’un proton de masse mp = 1,6726.10-27 kg à une distance moyenne de 0,53.10-10 m.
Déterminez le rapport de la force électrique et de la force gravitationnelle agissant entre
ces deux particules. Que peut-on en conclure ?
Réponse : FE/FG = 2,3.1039 (l’interaction électrique est, de très loin, beaucoup plus forte
que l’interaction gravitationnelle)
2. (I) Combien faut-il d’électrons pour produire une charge de –1 µC ?
Réponse : 6,25.1012 électrons
3. (I) Deux protons sont lancés directement l’un vers l’autre dans le vide. Quelle est leur
force de répulsion électrique mutuelle, lorsqu’ils sont distants de 10-14 m ?
Réponse : F = 2,3 N
4. (I) Deux sphères portant la même charge, subissent une répulsion électrique mutuelle de 1
N lorsqu’elles sont distantes de 1 m dans le vide. Quelle est leur charge ?
Réponse : q = ± 1,05.10-5 C = ± 10,5 µC
5. (I) Deux petites sphères, portant des charges égales, se repoussent avec une force
électrique de 1 N quand leurs centres sont distants de 0,5 m dans l’air. Quelle est la charge
de ces sphères ?
Réponse : q = 5,3 µC
6. (II) La figure ci-dessous montre trois sphères uniformément chargées. Déterminez la force
résultante sur la sphère du milieu produite par les deux autres.
q2 = –4 µC
q1= +5 µC
2 cm
q3 = +10 µC
6 cm
Réponse : Frés = –350 N
7. (II) La figure suivante représente trois petites sphères chargées aux sommets d’un triangle
rectangle. Calculez la force exercée sur q3 par les deux autres charges et l’angle que fait la
résultante avec l’axe q2-q3.
q3 = +10µC
30 cm
q1 = +50µC
40 cm
50 cm
q2 = –80µC
Réponses : F = 67,3 N ;  = 48°
8. (I) Deux petites sphères sont distantes de 1 000 km dans le vide. On place sur chacune
d’elles un nombre d’électrons égal au nombre d’Avogadro (NA = 6,02.1023). Calculez,
avec deux chiffres significatifs, leur force d’interaction électrique.
Réponse : 8,35.107 N
9. (III) Trois charges de +1 nC, +3 nC et –3 nC occupent chacune un sommet d’un triangle
équilatéral de côté 30 cm. Trouvez la force électrostatique agissant sur la charge de 1 nC.
Réponse : 4.10-7 N
10. (I) Une petite sphère métallique est placée à chaque sommet d’un cadre carré isolant. Ces
sphères portent alternativement des charges de +45 nC et –45 nC. Quelle est la force
résultante agissant sur une charge de 10 nC placée au centre du cadre ? Justifiez !
(Rappel : 1 nC = 10-9 C)
Réponse : La force résultante est nulle
Section 3.2
11. (I) A un instant donné, le champ électrique en un point situé à 30 cm au-dessus d’un plan
horizontal chargé est égal à 250 N/C, dirigé verticalement vers le haut. Calculez la force
qui agit sur un électron s’il est en ce point et à cet instant. On donne qe = –1,6.10-19 C.
Réponse : F = –4,01.10-17 N