UMBB Faculté des sciences Département de Physique STH 2011/2012 Rattrapage Physique2 Exercice 1 : (08 points) On considère trois charges ponctuelles q1 , q2 et q 3 disposées sur un rectangle ABCD comme indiqué sur la figure 1. 1. Exprimer le vecteur champ électrique E crée en D par les trois charges en fonction de q1 , q2 , q 3 et de la distance d. 2. Quelle doit être la condition sur q2 et q 3 pour que la composante suivant l’axe X’OX de ce champ électrique E en D soit nulle. 3. Déterminer le potentiel électrique en D crée par les trois charges en fonction de q1 , q2 , q3 et d . 4. Déterminer l’énergie interne du système en fonction de q1 , q2 , q3 et d . Y q3 C D 3d q2 q1 B A 4d Figure 1 Exercice 2 : (12 points) 1. Un condensateur plan est constitué de deux armatures planes et parallèles séparées par du vide. La distance entre les deux armatures est e=2mm. L’aire de la surface de chacune des armatures est S=100cm2. Calculer la capacité C du condensateur. 2. On branche le condensateur aux bornes d’un générateur de tension continue V =6V. Calculer : La charge de chacune des armatures QA et QB. L’intensité du champ électrostatique entre les deux armatures. L’énergie emmagasinée par le condensateur Ep. QA QB + V _ Figure 2 3. On débranche le condensateur du générateur de tension puis on écarte les deux armatures (nouvelle distance e’). Déterminer : La d.d.p. V’ aux bornes du condensateur en fonction de V, e et e’. L’énergie emmagasinée EP’en fonction de Ep, e et e’. 4. D’où provient l’énergie Ep= Ep’- Ep ? X UMBB Faculté des sciences Département de Physique STH 2011/2012 Corrigé rattrapage Physique2 Exercice 1 : (08 points) 1. Le vecteur champ électrique E crée en D par les trois charges: Y 0.25 0.25 q3 C D 0.25 0.5 0.5 q12 X A B 0.25 Figure 1 0.25 01 2. Condition pour que E DX en D soit nulle : ED X 0 ( 4q 2 q 3 + )i 0 125 16 q2 0.5 125 q3 64 0.75 3. Le potentiel électrique en D crée par les trois charges : 0.25 0.25 0.25 0.25 0.5 4. L’énergie interne du système : 0.5 1.5 UMBB Faculté des sciences Département de Physique STH 2011/2012 Exercice 2 : (12 points) 0.5 1. La capacité C du condensateur. S C 0 44,25 pF e 0.75 2. Le condensateur est branché aux bornes d’un générateur de tension : La charge de chacune des armatures : 0.75 Q A = CV= 265 pC 0.25 0.25 0.5 0.5 Q B Q A = -265 pC 0.75 L’intensité du champ électrostatique entre les deux armatures. V 0.75 E= = 3000 v/m e L’énergie emmagasinée par le condensateur Ep. 1 0.75 E p = CV2 = 7,96 10-10 J 2 3. On débranche le condensateur du générateur de tension puis on écarte les deux armatures. La d.d.p. V’ aux bornes du condensateur : la charge du condensateur reste inchangée : C 0.75 0.5 Q A = CV=C'V' V'=V C' S 0 e V e' 0.75 V ' V S e 0 0.75 e' 0.5 0.5 L’énergie emmagasinée EP’en fonction de Ep, e et e’. 1 Ep = QAV Ep V e e 2 = = E p'= E p 1 E p' V' e' e' E p'= Q A V' 2 01 0.5 4. L’énergie Ep= Ep’- Ep est l’énergie nécessaire mécanique qu’il a fallu fournir pour écarter les deux armatures. 01