(corr TP n°12

Correction TP n°12 champs et forces.
TP n°12
Champs et forces
Objectif : Cartographier un champ électrostatique et un champ magnétique créé
par un aimant.
Cartographier un champ consiste à donner une représentation de ce champ en
plusieurs points de l’espace.
I-Etude d’un champ électrostatique
1°)Montage
Placer deux lames de cuivre, disposées parallèlement dans une cuve contenant une
solution de sulfate de cuivre et soumises à une tension continue de 6V.
Des charges électriques apparaissent sur les plaques (positives sur l’une, négatives sur
l’autre) ; Un champ électrostatique est créé entre les deux plaques et dans leur
voisinage.
La cuve transparente est placée sur une feuille de papier millimétré.
L’expérience consiste à mesurer la tension entre la plaque reliée à la borne négative du
générateur et un point quelconque de la cuve, à l’aide d’une sonde reliée à un multimètre,
pour pouvoir préciser les caractéristiques du champ E créé
2°)Manipulation
a-Quelle est la valeur de U quand la sonde est au contact de la plaque positive ? 6,2 V
Quelle est la valeur de U quand la sonde est au contact de la plaque négative ? 0 V
Ces valeurs dépendent-elles du point de mesure sur les électrodes ? Non
b-Que remarque-t-on si la sonde est déplacée sur une ligne parallèle aux deux
électrodes ?
Lorsque nous déplaçons la sonde suivant une ligne parallèle aux deux plaques, la
tension U mesurée est constante.
En déduire l’allure des lignes équipotentielles entre les deux plaques.
Soit P le point étudié.
La tension U entre la plaque négative et le point P est aussi appelée différence
de potentiel :
U = VP - VN
La tension U étant constante pour tous les points appartenant à une même ligne
parallèle aux plaques, tous ces points ont même potentiel VP.
Ils appartiennent à une ligne équipotentielle
Les lignes équipotentielles sont donc des lignes parallèles aux plaques.
c-Etude quantitative.
Soit d la distance entre la plaque négative et la sonde.
Mesurer U pour différentes valeurs de la distance d.
Consigner les résultats dans le tableau suivant :
d (cm)
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
U(V)
3,4
4,0
4,5
0,7
1,2
1,7
2,3
2,8
Tracer la courbe U = f(d).
U = f(d)
5
y = 0,5676x
U (V)
4
3
2
1
0
0
2
4
6
8
10
d (cm)
Commenter l’allure. Donner l’équation de la courbe.
La courbe obtenue est une droite passant par l’origine, d’équation :
U = 0,57 d avec d en centimètre et U en volt.
Soit :
U = 57 d avec d en mètre et U en volt.
3°)Caractéristiques du champ électrostatique entre les deux plaques.
Le champ électrostatique entre les deux plaques a :
-pour direction la perpendiculaire aux plaques ;
-son sens va de la plaque chargée positivement à la plaque chargée négativement ;
-sa valeur est donnée par la relation :
E = U/d
Unité : volt par mètre ( V.m-1 )
Préciser sa valeur dans le cas de l’étude expérimentale précédente :
D’après la relation précédente, nous pouvons écrire :
U = E.d
Par analogie, E correspond graphiquement à la pente de la droite tracée. Par
suite :
E = 57 V.m-1
Comment peut-on caractériser le champ électrostatique créé ?Justifier.
En tout point de la région située entre les deux plaques, le champ électrique
conserve la même direction, le même sens et la même valeur.
Le vecteur E est un vecteur constant.
Le champ électrique crée est un champ uniforme.
Tracer le vecteur E
en différents points, sur un schéma du montage.
E