Série physique n°1 interaction électrique 3ème Sc. T. M
Lycée Menzel Mhiri-Kairouan Selmi Jomaa
On donne : K = 9.109(USI) ;
= 10N.Kg-1
Exercice n°1 :
Les parties A et B sont indépendantes
A) On place, dans le vide, en un point A, une charge électrique ponctuelle qA = 4.10-7C et en un point B une
charge ponctuelle qB = -8.10-7C. La distance AB = 10cm.
A O B N
❶ Caractériser le force
exercée par la charge qA sur la charge qB.
❷ Déterminer les caractéristiques du champ électrique
créé par ces deux charges en un point O milieu de AB.
❸ Déterminer les caractéristiques du champ électrique créé par les deux charges qA et qB en un point N tel que
BN = 4cm et N (AB).
❹ a) Montrer qu'il existe un point P, où le champ électrique résultant est nul.
b) Déterminer la position de ce point P.
B) ❶ On place en un point A une charge qA = 4C.
Déterminer les caractéristiques du champ électrique
créé par qA au point O tel que OA = 4cm.
❷ On place en un point B une charge qB = -4C.
Trouver les caractéristiques du vecteur champ électrique
au point O tel que OB = 4cm.
❸ Les deux charges qA et qB sont placées comme l'indique la figure ci-contre avec OA = OB = 4cm
a) Trouver les caractéristiques du vecteur champ résultant
au point O. A O
b) On place en O une charge q' = -2C. Donner les caractéristiques
de la force électrique exercée sur la charge q'.
B
Exercice n°2 :
Deux charges ponctuelles qA et qB sont fixées en deux points respectivement A et B distant de d = AB = 12cm.
On donne qA = 3nC et qB = 12nC.
❶ Représenter quelques lignes de champ créé par qA.
❷ Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électriques au point O milieu de [AB].
❸ Déterminer la position du point M où le champ électrique est nul.
❹ Soit C un point appartenant à la perpendiculaire à (AB) en B tel que BC = 9cm.
a) Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique en C.
b) Déduire la valeur de la force électrique qui résulte au placement d’une charge électrique qC = -10nC en C.
❺ Un pendule électrostatique est formé d’un fil isolant de longueur L = 10cm et d’une sphère (S) supposée
ponctuelle de masse m = 3.10-3g .La sphère porte un charge q = – 10nC.
Le pendule est placé entre deux plaques P1 et P2 verticales et électrisées de signes contraires.
A l’équilibre le fil tendu est incliné vers P2 et fait un angle α = 20° avec la verticale. P1 P2
a) Donner le signe de la charge portée par chaque plaque.
b) Déterminer les caractéristiques du vecteur champ entre les deux plaques.
c) Déterminer la valeur de la tension du fil. α
q
1/10
A
B
M
Q1
Q2
q
Figure 1
I
Exercice n°3 :
Partie A :
❶ Enoncer la loi de Coulomb.
❷ Entre Deux boules A et B, identiques et portent les charges ponctuelles qA et qB respectivement aux points A
et B distants de d = 8cm, comme l’indique la figure ci-dessous.
a- Déterminer la valeur de la force électrique appliquée entre les charges A et B sachant que qB = 2qA avec
qA = 6µC.
b- Déterminer le champ électrique au point O milieu de [AB].
c- Montrer qu’il existe un point M appartient à [AB] tels que le champ résultant est nul.
d- Déterminer la position de M par rapport au point A.
Partie B :
Deux charges ponctuelles Q1 et Q2 sont placées respectivement en A et B tel que AB = 6 cm.
Une boule (B) de masse m = 1mg porte une charge q = +0,4 µC est en équilibre au point M situé sur la
médiatrice de AB à la distance d = 4 cm du point I milieu du segment [AB] (figure 1).
❶ a - Reproduire la figure 1 sur votre copie, (sans souci d’échelle), puis tracer le vecteur force
exercée par Q1
et Q2 sur la charge q.
b- Ecrire la condition d’équilibre de la boule (B).
c- Déterminer les caractéristiques de la force électrique résultante
.
d- En déduire celles du vecteur champ électrique
résultant créé par Q1 et Q2 au point M.
❷ a- Représenter, sur un schéma clair (sans souci d’échelle) le vecteur champ électrique
ainsi que les
vecteurs champs électriques
et
créés par Q1 et Q2 au point M.
b- Préciser le signe de Q1 et de Q2.
❸ a- Exprimer le vecteur
en fonction des valeurs de
et celle de
et de l’angle
ˆ
=MAI
.
b- Montrer que |Q1|=|Q2|.
c- Déterminer la valeur algébrique de la charge Q1.
2/10
Exercice n°4 :
Deux points A et B sont situés sur la circonférence d'un cercle de centre O et de rayon R = 6cm. En A et B on
place respectivement deux boules ponctuelles chargées de même charge qA = qB = 2.10-7C et de masses
négligeables, comme indique la figure 1 ci-dessous.
❶ Représenter les forces électriques
et
qui constituent l'interaction électrique existant entre qA et
qB. Donner les caractéristiques de
.
❷ a) Représenter, au point O, les vecteurs champs électrostatiques
et
créés respectivement par les
charges qA et qB. Calculer la valeur de
.
b) Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrostatique
=
+
créé par l'ensemble des deux
charges au point O.
❸ Au point O, on place un corps ponctuel (C) de masse m qui porte une charge de valeur absolue
= 2.10-8C, il prend une position d'équilibre stable.
a) Représenter la force exercée par qA et qB sur la charge QO. Quel est le signe de QO ? Justifier la réponse.
b) Ecrire la condition d'équilibre du corps ponctuel (C).
c) Calculer la masse m du corps (C).
Figure 1
O
A B
Exercice n° 5 :
Un pendule électrique, dont la boule (B) est une sphère isolante de masse m = 0,2g, portant la charge
q = 2.10-8C est suspendu entre deux plaques métalliques verticales P1 et P2 distantes de d = 20cm.
❶ On établit la tension UP1P2 = U = 4000V entre ces plaques de manière à créer entre celles-ci un champ
électrique uniforme
. Quelles sont les caractéristiques du vecteur champ électrique uniforme
.
❷ Déduire les caractéristiques de la force électrostatique exercée sur la boule à l'équilibre.
❸ Faire un schéma montrant l'inclinaison subie par le pendule et calculer l'angle entre le fil et la verticale
lorsque l'équilibre est atteint.
P1 P2
(B)
3/10
Exercice n° 6 :
Deux charges ponctuelles q1 = -1,6.10-6C et q2 = 4.q1 sont placées respectivement aux points A et B tel que
AB = 12cm.
A B
qA qB
❶ Indiquer la nature de l'interaction entre les deux charges. Justifier.
❷ a) Déterminer les caractéristiques de la force
exercée par q1 sur q2.
b) Représenter cette force.
❸ Soit un point M situé entre A et B à une distance x de A.
a) Exprimer
et
en fonction de x.
b) En déduire l'expression de la valeur du vecteur
champ créé par les deux charges au point M en fonction
de x.
c) Calculer x qui donne un champ nul au point M.
❹ Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique
créé par les deux charges au point N milieu
de [AB].
❺ On considère un point P de la médiatrice de [AB] tel que AN = BN = PN.
Déterminer les caractéristiques du champ créé par q1 et q2 en P.
Exercice n° 7 : On donne : K = 9.109 et
= 10N.kg-1
Une particule de charge q = 4.10-7C est placée en un point A, crée à son voisinage un champ électrique.
❶ Représenter quelque ligne de champ.
❷ On place au point B une particule de charge électrique q' = -5.10-7C tel que AB = 3cm.
a) Rappeler la loi de Coulomb.
b) Donner les caractéristiques de la force
exercée par la charge q sur q'.
c) Déduire la valeur du champ électrostatique
créé par la charge q au point B.
d) Représenter
à l'échelle 1cm 2.106 N.C-1
❸ La charge q = 4.10-7 C est portée par une petite boule de masse m = 0,5g d'un pendule électrostatique.
Lorsqu'on place le pendule entre deux plaques verticales P1 et P2, le fil isolant s'immobilise dans une position
faisant un angle = 45° avec la verticale (voir schéma). P1 P2
a) Quelle est la nature du champ
créé entre les armatures.
b) Préciser les signes des charges portées par les deux plaques P1 et P2.
c) Représenter quelques lignes de champ.
d) Montrer que :
=
et le calculer.
q
4/10
Exercice n° 7 :
On place deux charges électrique ponctuelles qA = 2.10-9C et qB = 8.10-9C respectivement aux point A et B tel que
AB = 6cm.
A B C
qA qB
❶ a) Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique
créé par qA au point C tel que
BC = 3cm.
b) Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique
créé par qA au point C.
c) Représenter
et
.
d) Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique
créé par les deux charges aux points C.
❷ Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique
créé par les deux charges aux point I
milieu de AB.
❸ Déterminer la position d'un point M situé sur la droite AB où le vecteur champ électrostatique
=
.
❹ Soit un triangle ABO rectangle en B tel que AB = 6cm et BO = 4cm.
y
O x
A B
a) Calculer les valeurs des champs électriques
et
crées respectivement par les charges qA et qB au point O.
b) Déterminer les composantes Ex et Ey dans le repère (O, , ) du vecteur champ électrique résultant
au
point O.
c) Calculer la valeur de
.
5/10
6
7
8
9
10
1
/
10
100%
