Programme de colles n°14 de Sciences Physiques ATS

Programme de colles n°14 de Sciences Physiques
ATS
Semaine : du 19 janvier au 23 janvier 2015
ELECTROMAGNETISME

EM1 : Charge électrique et champ électrostatique : (COURS ET EXERCICES)
Introduction : origine (notion de charge électrique) ; loi de Coulomb
Champ électrostatique : notion de champ ; champ électrique créé par un charge ponctuelle ; champ d’une
distribution de charges (distributions discrètes ; distribution continues : densité de charge linéique,
surfacique et volumique)
Topographie du champ électrostatique : lignes de champ, spectres électrostatiques du champ.
Propriétés de symétrie et d’invariance : principe de Curie ; symétries simples (symétrie plane et
antisymétrie plane) ; invariances (par translation suivant un axe et par rotation autour d’un axe)
Exemples étudiés en cours et en TD: analyse de spectres électrostatiques du champ (plan de symétrie et
anti-symétrie), Champ dans le plan médiateur d’un segment uniformément chargé ; champ sur l’axe d’un
disque uniformément chargé.

EM2 : Potentiel électrostatique ; aspect énergétique et application au dipôle : (COURS ET
EXERCICES)
Circulation du champ électrostatique : définition ; cas d’une charge ponctuelle ; généralisation
Potentiel électrostatique : cas d’une charge ponctuelle ; généralisation : potentiel créé par une distribution
de charges ; relation champ-potentiel : opérateur gradient ; exemple étudié en cours : potentiel créé sur l’axe
d’un segment chargé
Energie potentielle électrostatique : travail d’une force électrostatique chargé ; énergie potentielle d’une
charge placée dans un champ extérieur ; énergie potentielle d’interaction électrostatique d’une distribution
de deux charges
 EM3 : Théorème de Gauss, condensateurs : (COURS ET EXERCICES)
Enoncé du théorème et exemple: Cas de la charge sphérique
Méthode pour déterminer le champ électrostatique :
1) Etude des symétries et invariances 2) Choix de la surface de Gauss
3) Application du théorème
Exemples étudiés en classe : Cylindre infini chargé uniformément en volume et en surface ; fil infini
uniformément chargé, plan infini (relation de passage et discontinuité du champ électrostatique à la traversée
d’une surface chargée), boule chargée en volume.
 
Formulation locale du théorème de Gauss : Théorème de Green-Ostrogradski ; divergence : divE 
0
Electrostatique et gravitation : analogies /différences
Les condensateurs : conducteur en équilibre électrostatique ; théorème de Coulomb ; influence
électrostatique ; capacité d’un condensateur ; énergie d’un condensateur ; énergie électrostatique volumique
(densité volumique d’énergie électrostatique) ; associations de condensateurs (série et parallèle) ; calcul de
capacités équivalentes.
Exemples étudiés en classe : condensateur plan, cylindrique et sphérique
Compétences évaluées : A1, A2, A3, A4, C1, C2, D2
Rappel :
À partir du 2 semestre, chaque étudiant sera interrogé à la fin de la colle sur la valeur d’une constante
fondamentale ou d’un ordre de grandeur. Si l'étudiant connait la valeur : bonus + 1 point
: bonus + 1 point
ème