Lycée officiel des filles Kobayat CRDP: 1462 Tel : 06/352121 Enseignante : Joëlle Habka Fiche supplémentaire Année : 2019-2020 Nord du Liban- Akkar Date :Mercredi 4/3/2020 Chapitre : Champ électrique Classe : 2S A Durée : 100 mn Exercice 1 : Une bille de masse m=20g est suspendu à un fil de longueur l=10cm.La bille porte une charge électrique q que l'on souhaite déterminer. En approchant horizontalement une tige isolante qui porte à son extrémité une charge q′=+10−6C, q′=+10−6C, la bille est attirée par la tige et le fil fait un angle α=20∘ par rapport à la verticale. Les charges q et q′ sont situés à une distance d=2cm. (k=9.109 N⋅m2⋅C−2) 1) 2) 3) 4) Faire le bilan des forces qui s'exercent sur la bille et les représenter Écrire la condition d'équilibre. Déterminer l'intensité de la force électrostatique. En déduire la charge q portée par la bille. Exercice 2 : On place aux points A et B deux boules métalliques identiques (B1) et (B2) supposées ponctuelles. La distance entre AA et BB est égale à 2a. La boule (B1)porte la charge –q et la boule (B2) porte la charge +q (q>0). On note OO milieu du segment [AB] et (Δ) la médiatrice de[AB] contenue dans le plan de la figure. Soit M un point de (Δ) distant de h du point O. (figure 1) 1) 1-1) Définir la ligne de champ. Représenter le spectre électrique des deux charges placées en A et B. 1-2) Représenter les vecteurs champs électriques⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐸𝐴 et ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐸𝐵 créés respectivement par B1 et B2 au point M. 1-3) Exprimer la valeur de 𝐸𝐴 et de 𝐸𝐵 en fonction de K, q, a et h. Montrer que 𝐸𝐴 = 𝐸𝐵 2) On notera ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐸𝑀 le champ électrique créé par les deux boules (B1) et (B2) au point M. 2-1) Déterminer les coordonnées EMx et EMy du vecteur ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐸𝑀 dans le repère orthonormé (M, i, j) en fonction de K, q, a et h. 2-2) 2-3) Montrer que : Déduire la valeur de ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐸𝑀 au point O. On donne a=10cm, h=17.33cm et q=0.3μC. Exercice 3 : Une sphère de centre S est attachée au point O par un fil isolant de masse négligeable et de longueur l=40cm. La sphère, de masse m=2⋅10−2kg, porte une charge q.(g=10N⋅kg−1) 1) On la soumet à un champ électrique uniforme E (E=103V⋅m−1), horizontal, orienté comme indique la figure. Le fil s'incline alors d'un angle α=10∘ par à rapport à la verticale. En déduire la valeur de la charge q. 2) On superpose au champ électrostatique précédent, un autre champ électrostatique uniforme E′ vertical. Quels doivent être le sens et l'intensité du champ E′ pour que le fil s'incline sur la verticale d'un angle α=20∘ 3) Quelle serait l'inclinaison α′ si l'on changeait le sens de E′ sans modifier son intensité. Exercice 4 : Deux plaques métalliques verticales parallèles A et B séparées d'une distance d=3.45cm sont portées aux potentiels VA=−500Vet VB=+500V. Ces deux plaques forment un condensateur plan. On rappelle que la tension UAB=VA−VB. 1) Donner les caractéristiques (sens, direction et valeur) du champ électrique entre les armatures du condensateur et dessiner quelques lignes de champs 2) On insère entre les 2 plaques un fil de masse négligeable auquel est accrochée une petite boule de masse m=2.5g.Initialement la boule ne porte pas de charges électriques et le pendule ainsi formé est vertical. On apporte ensuite à la boule une charge q=−0.50μC.Le pendule s'incline alors d'un angle α=30∘ vers la droite par rapport à la position précédente. 2-1) 2-2) 2-3) Sur une autre figure, dessiner le pendule incliné en équilibre ainsi que les forces exercées sur la boule. Calculer l'intensité du champ électrique pour que le fil s'incline d'un angle α=30∘ vers la droite par rapport à la verticale. On prendra g=10 m⋅s−2. De quel angle le fil s'incline-t-il par rapport à la verticale Si le champ a une valeur de 1×104 V/m.
