Errata

2Chapitre 1 La charge électrique
Figure 1.1 L’adhérence électrostatique
est un phénomène électrique qui se
produit par temps sec. La faible charge
qui circule à l’intérieur des bouts
de papier et du peigne de plastique
les fait s’agglutiner comme elle fait
adhérer les vêtements à la peau.
1.1 L’électromagnétisme
Les philosophes grecs de l’Antiquité savaient qu’un morceau d’ambre frotté exerce une
attraction sur de petites brindilles de paille. Cette observation, qui remonte loin dans le
temps, marquait un premier pas en direction de l’ère de l’électronique actuelle.
(D’ailleurs, le mot « électron » vient du grec êlektron,qui signifie « ambre ».) Les Grecs
ont également observé qu’une certaine pierre maintenant appelée la « magnétite », qu’on
trouve à l’état naturel, exerce une attraction sur les particules de fer.
À partir de ces modestes bases, les sciences de l’électricité et du magnétisme se
sont développées chacune de leur côté durant des siècles, et ce jusqu’en 1820. À ce
moment-là, Hans Christian Oersted a découvert un lien entre ces deux disciplines.
Il a remarqué qu’un courant électrique circulant à l’intérieur d’un fil peut faire dévier
l’aiguille d’une boussole. Il faut noter qu’Oersted a fait cette découverte alors qu’il
préparait une démonstration à l’intention de ses étudiants de physique.
La nouvelle science de l’électromagnétisme (qui allie les phénomènes électriques et
magnétiques) a été le fruit des travaux de chercheurs de plusieurs pays. L’un des plus
talentueux a été Michael Faraday. Expérimentateur de grand talent, il savait se faire une
représentation visuelle des phénomènes physiques, pour lesquels il manifestait aussi une
forte intuition. Comme preuve de ce don particulier, précisons qu’aucun de ses carnets
de notes ne contient une seule équation. Au milieu du XIXesiècle, James Clerk Maxwell
a transposé les principes de Faraday sous forme mathématique et y a ajouté plusieurs
idées personnelles. Ainsi, il a réussi à asseoir solidement les fondements théoriques de
l’électromagnétisme.
Le tableau 11.1 (p. 261) présente les lois élémentaires de l’électromagnétisme,
appelées les « équations de Maxwell ». Ce sujet sera abordé peu à peu au fil des
chapitres ultérieurs. Toutefois, vous devriez y jeter un coup d’œil afin de comprendre
l’objectif visé.
1.2 La charge électrique
Si vous marchez sur une moquette par temps sec, vous pouvez déclencher une étincelle
en approchant vos doigts d’une poignée en métal. Des publicités télévisées offrent des
produits contre l’adhérence électrostatique des vêtements (voir la figure 1.1). À plus grande
échelle, la foudre tient du même principe. Chacun de ces phénomènes donne un faible
aperçu de l’immense charge électrique présente dans les objets qui nous entourent,
même dans notre corps. La charge électrique est une caractéristique intrinsèque des
particules fondamentales qui constituent ces objets, peu importe où ces particules se
trouvent.
L’immense charge présente dans les objets environnants est en général impercep-
tible. En effet, ces objets contiennent une quantité égale de deux types de charges : la
charge positive et la charge négative. Grâce à cette égalité ou à cet équilibre entre les
charges, on dit qu’un objet est électriquement neutre,c’est-à-dire qu’il ne contient
aucune charge résultante. S’il existe un déséquilibre entre ces deux types de charges,
l’objet contient alors une charge nette. Lorsqu’on dit qu’un objet est chargé, cela signifie
qu’un déséquilibre (ou une charge nette) existe entre les deux types de charges. Ce
déséquilibre est toujours très minime si on le compare avec la totalité des charges positive
et négative présentes dans l’objet.
Les objets chargés exercent des forces réciproques entre eux. Pour le démontrer, on
charge une tige de verre en frottant un carré de soie avec l’une de ses extrémités. Aux
points de contact entre la tige de verre et la soie, de faibles quantités de charge passent
de l’une à l’autre pour rompre quelque peu la neutralité électrique de chacune. (On frotte
la soie avec l’extrémité de la tige afin d’accroître le nombre de points de contact. Ainsi,
on accroît la quantité de la charge, quoique infime, ainsi transférée.)
Supposons qu’on suspend à un fil la tige chargée afin de l’isoler électriquement de son
environnement pour que sa charge reste inchangée. Si on approche une autre tige de verre
chargée (voir la figure 1.2 a), les tiges se repoussent l’une l’autre. Cela signifie que sur
chaque tige s’exerce une force dans une direction opposée de sa voisine. Toutefois, si on
frotte avec de la fourrure une tige de plastique et qu’on l’approche de la tige de verre sus-
pendue au fil (voir la figure 1.2 b), les deux tiges seront attirées l’une par l’autre. Cela
signifie que sur chacune de ces tiges s’exerce une force dans la direction de sa voisine.
Physique 2 © Les Éditions de la Chenelière inc.

➤
Figure 1.3 Une bille porteuse dans
un photocopieur Xerox. La bille
est couverte de particules d’encre
qui y adhèrent sous l’effet d’une force
d’attraction électrostatique. Le diamètre
de cette bille est d’environ 0,3 mm.
1.3 Les conducteurs et les isolants 3
Figure 1.2 a) Deux tiges dotées
d’une même charge se repoussent.
b) Deux tiges dotées d’une charge
opposée s’attirent. Les signes 
indiquent une charge nette positive
et les signes une charge nette
négative.
On peut comprendre ces deux démonstrations en fonction des charges positive
et négative. Lorsqu’on frotte une tige de verre avec de la soie, le verre perd une partie
de sa charge négative et se retrouve avec un léger déséquilibre positif (représenté par
les signes positifs à la figure 1.2 a). Lorsqu’on frotte une tige de plastique avec de la
fourrure, le plastique se retrouve avec un léger surplus de sa charge négative (représenté
par les signes négatifs à la figure 1.2 b). Ces deux démonstrations illustrent la règle
ci-après.
Des charges électriques identiques se repoussent, alors que des charges électriques opposées
s’attirent.
À la section 1.4, cette règle sera présentée sous forme quantitative. La loi de Coulomb
décrivant la force électrostatique (ou force électrique) entre deux charges sera étudiée.
On emploie le terme électrostatique pour préciser que les charges sont stationnaires ou
qu’elles se déplacent très lentement.
C’est Benjamin Franklin qui a choisi de façon arbitraire les signes et les appellations
« négatif » et « positif » pour désigner les types de charge électrique. Il aurait aussi bien
pu les substituer l’un à l’autre ou employer d’autres contraires afin de distinguer les
deux types de charges. (Franklin était un homme de science de réputation internationale.
On a même prétendu que ses réussites sur le plan diplomatique auprès du gouvernement
français pendant la guerre d’indépendance des États-Unis étaient attribuables à la répu-
tation dont il jouissait à titre de scientifique.)
L’attraction et la répulsion qui s’exercent entre des corps chargés trouvent plusieurs
applications industrielles, par exemple dans la peinture au pistolet et le poudrage élec-
trostatique, le ramassage de la cendre légère à l’intérieur des cheminées, l’impression au
jet d’encre sans impact et la photocopie. La figure 1.3 montre une bille porteuse comme
on en trouve dans les photocopieurs de marque Xerox. Cette bille est couverte de poudre
(ou particules) d’encre (toner) qui adhère à la bille sous l’effet de la force électrosta-
tique. La poudre d’encre est de l’encre sèche, colorée, réduite en fines particules, con-
tenant une résine sensible à la chaleur, et qui se fixe par chauffage sur le support d’im-
pression utilisé dans les photocopieurs et les imprimantes. Les particules d’encre
accumulées sur la bille, porteuses d’une charge négative, sont attirées vers un tambour
rotatif sur lequel s’est formée une image, de charge positive, du document qu’on veut
photocopier. Une feuille de papier chargée attire ensuite la poudre d’encre, après quoi
cette dernière y adhère sous l’effet de la chaleur pour faire la copie en question.
1.3 Les conducteurs et les isolants
Dans certains types de matériaux, par exemple le métal, l’eau du robinet et le corps
humain, une partie de la charge négative se déplace librement. Ces matériaux sont
appelés des conducteurs. À l’intérieur d’autres matériaux, notamment le verre, l’eau
pure et le plastique, la charge se déplace plus difficilement. On parle alors de non-
conducteurs ou d’isolants.
Si vous frottez une tige de cuivre à l’aide d’un tricot de laine en tenant la tige
d’une main, vous ne pourrez pas la charger car la tige et vous-même êtes conducteurs.
Le frottement provoquera un léger déséquilibre de la charge présente dans la tige, mais
l’excédent passera aussitôt de la tige au sol (qui se trouve en contact avec la surface
terrestre) par votre intermédiaire, et la charge de la tige sera vite neutralisée.
Ainsi, lorsqu’on établit une trajectoire de conducteurs entre un objet et la surface
terrestre, on procède à une mise à la terre de cet objet. Lorsqu’on neutralise ce même objet
(en supprimant tout déséquilibre de la charge négative ou positive), on le décharge.
Plutôt que de tenir une tige de cuivre dans votre main, si vous la saisissez à l’aide d’une
poignée isolante, vous éliminez la trajectoire de la mise à la terre et vous pouvez charger
la tige en la frottant, mais vous devez éviter de la toucher avec votre main.
Les conducteurs et les isolants doivent leurs propriétés à la structure et à la nature
électrique de certains constituants de l’atome. Les atomes sont formés de protons
chargés positivement, d’électrons négatifs et de neutrons électriquement neutres.
Les protons et les neutrons sont étroitement rassemblés à l’intérieur du noyau central.
Physique 2 © Les Éditions de la Chenelière inc.
Verre
Verre
a)
Verre
Plastique
b)
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
++
+
+
++
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
FF
F
F

14 Chapitre 1 La charge électrique
www La solution se trouve sur le site Web, à l’adresse ci-dessous :
www.dlcmcgrawhill.ca/physique
SECTION 1.4 La loi de Coulomb
1E. Quelle doit être la distance entre une charge ponctuelle
q126,0
C et une charge ponctuelle q247,0 C pour que
la grandeur de la force électrostatique entre elles soit de 5,70 N ?
2E. Une charge ponctuelle de 3,00  106C se trouve à 12,0 cm
d’une autre charge ponctuelle de 1,50  106C. Calculez la
grandeur de la force exercée sur chacune des charges.
3E. Deux particules de même charge, maintenues à une distance de
3,2  103m, sont libérées. On observe que l’accélération initiale
de la première particule est de 7,0 m/s2et que celle de la deuxième est
de 9,0 m/s2. Si la masse de la première particule est de 6,3  107kg,
quelles sont a) la masse de la deuxième particule et b) la grandeur
de la charge de chaque particule ?
4E. Deux sphères isolées, conductrices et identiques (1 et 2) sont
porteuses d’une même charge. De plus, la distance les séparant est
grande si on la compare à leurs diamètres (voir la figure 1.16 a).
La force électrostatique que la première sphère exerce sur la deuxième
est de 
F. Supposons qu’une troisième sphère identique (3), neutre au
départ et pourvue d’un manche isolant, touche d’abord la sphère 1
(voir la figure 1.16 b), puis la sphère 2 (voir la figure 1.16 c)
pour ensuite être retirée (voir la figure 1.16 d). En fonction de la
grandeur F, quelle est la grandeur de la force électrostatique 
F′
qui s’exerce à présent sur la sphère 2 ?
Figure 1.16 Exercice 4
5P. À la figure 1.17, quelles sont
les composantes a) horizontale et
b) verticale de la force électrosta-
tique résultante qui s’exerce sur
la particule chargée dans le coin
inférieur gauche du carré si
q1,0  107C et a5,0 cm ?
6P. Les charges ponctuelles q1
et q2se trouvent sur l’axe des x
respectivement aux points xa
et xa. a) Quel doit être le rapport entre q1et q2pour que la force
électrostatique résultante sur la charge ponctuelle Qplacée à
xa/2 soit nulle ? b) Refaites l’exercice précédent, cette fois avec
une charge ponctuelle Qplacée à x3a/2.
www
www
7P. Deux sphères conductrices identiques et fixes s’attirent avec
une force électrostatique de 0,108 N lorsqu’une distance de 50,0 cm
sépare leurs centres. Les sphères sont ensuite reliées par un fil
conducteur. Lorsqu’on retire le fil, les sphères se repoussent avec
une force électrostatique de 0,036 0 N. Quelles étaient les charges
initiales des deux sphères ?
8P. À la figure 1.18, trois particules
chargées sont alignées et séparées
par des distances d. Les charges
q1et q2sont fixes. La charge q3
peut se déplacer, mais elle est en équilibre (elle ne subit aucune force
électrostatique). Trouvez la valeur de q1en fonction de q2.
9P. Deux particules libres (c’est-à-dire libres de se déplacer), porteuses
de charges qet 4q, sont éloignées d’une distance L. On place une
troisième charge de sorte que le système soit en équilibre. a) Trouvez la
position, la grandeur et le signe de la troisième charge. b) Montrez
que l’équilibre est instable.
10P. Deux particules fixes, porteuses des charges q11,0
C et
q23,0
C, se trouvent à 10 cm l’une de l’autre. À quelle distance
de chacune doit-on poser une troisième charge pour qu’aucune force
électrostatique résultante ne soit exercée sur cette dernière ?
11P. a) Quelle devrait être la charge identique que la Lune et la Terre
devraient avoir afin de compenser leur attraction gravitationnelle ?
Doit-on connaître la distance entre ces planètes afin de répondre
à cette question ? Expliquez votre réponse. b) Combien de kilo-
grammes d’hydrogène faudrait-il employer pour fournir la charge
positive calculée précédemment ?
12P. Les charges et les coordonnées de deux particules chargées
maintenues en place sur le plan xy sont les suivantes : q13,0
C,
x13,5 cm, y10,50 cm, et q24,0
C, x22,0 cm, y21,5 cm.
a) Calculez la grandeur et la direction de la force électrostatique
exercée sur q2. b) À quel endroit pourriez-vous situer une troisième
charge q34,0
C afin que la force électrostatique résultante
exercée sur q2soit nulle ?
13P. Une charge Qest divisée en deux parties qet Qqqui sont
ensuite éloignées d’une certaine distance. Quelle doit être la valeur
de qpar rapport à Qafin que la force de répulsion électrostatique
entre les deux charges soit maximale ?
14P. Une particule porteuse d’une charge Qest fixée à deux des coins
opposés d’un carré, et une particule de charge qest fixée aux deux autres
coins. a) Si la force électrostatique résultante exercée sur chacune des
particules Qest nulle, quelle est la valeur de Qpar rapport à q? b) Le
cas échéant, quelle est la valeur de qpour que la force électrostatique
exercée sur chaque particule soit nulle ? Expliquez votre réponse.
15P. À la figure 1.19, deux billes
conductrices ayant une même
masse met une même charge q
sont suspendues à des fils non
conducteurs d’une longueur L.
Utilisez l’hypothèse des petits
angles, tan
sin .
www
www
Physique 2 © Les Éditions de la Chenelière inc.
EXERCICES ET PROBLÈMES
a)
12
b)
12
3
c)
12
d)
12
3
F
F
'
F
F'
+q–q
–2
q
+2q
a
a
a a
Figure 1.17 Problème 5
q1
d
q3 q2
d
Figure 1.18 Problème 8
θθ
LL
q
q
x
Figure 1.19 Problème 15

22 Chapitre 2 Les champs électriques
Figure 2.8 a) Un dipôle électrique.
Les vecteurs champ électrique 
E()
et 
E()au point Psur l’axe du dipôle
résultent des deux charges du dipôle.
Le point Pse trouve à une distance
r()et r()de chacune des charges
qui constituent le dipôle. b) Le moment
dipolaire ppointe de la charge négative
vers la charge positive.
2.5 Le champ électrique d’un dipôle électrique
La figure 2.8 montre deux particules de charges qet q, séparées par une distance d.
Ainsi qu’on l’a précisé pour la figure 2.5, cette configuration est celle d’un dipôle électrique.
On veut déterminer le champ électrique que le dipôle de la figure 2.8 a) produit au
point P, soit à une distance zà partir du point médian du dipôle et sur l’axe passant
par les particules ou l’axe dipolaire.
En raison de la symétrie, le champ électrique 
Eau point P(également les champs
E()et  E()découlant des charges distinctes qui forment le dipôle) doit être le long de
l’axe dipolaire, qu’on nomme ici l’axe des z. En se basant sur le principe de superposition
pour les champs électriques, on détermine que la grandeur Edu champ électrique
au point Pest la suivante :
E=E(+)−E(−)
=1
4πε0
q
r2
(+)−1
4πε0
q
r2
(−)
=q
4πε0(z−1
2d)2−q
4πε0(z+1
2d)2.(2.5)
Après quelques manipulations algébriques, on peut reformuler cette équation ainsi:
E=q
4πε0z21−d 2z−2
−1+d
2z−2.(2.6)
En général, on s’intéresse à l’effet électrique d’un dipôle à de grandes distances en
comparaison avec les dimensions de ce dernier, c’est-à-dire des distances telles que zd.
Avec de telles distances, on obtient d/2z1 à partir de l’équation 2.6. On peut donc
développer les deux quantités exprimées entre les crochets à l’aide du développement
du binôme (voir l’annexe D) afin d’obtenir
1+2d
2z(1!)+...−1−2d 2z(1!)+....
Par conséquent, E=q
4πε0z21+d z+...
−1−d
z+...
.(2.7)
Les termes non écrits des deux développements de l’équation 2.7 correspondent à des
puissances supérieures de d/z. Étant donné que d/z1, l’apport de ces termes est
de moins en moins important et, pour déterminer la valeur approximative de Eà de
grandes distances, on peut les ignorer. Par la suite, on peut reformuler approximativement
l’équation 2.7 comme suit :
E=q
4πε0z2
2d
z=1 2πε0
qd
z3.(2.8)
Le produit qd, qui implique les deux propriétés intrinsèques qet ddu dipôle, est
le module pd’une quantité vectorielle appelée le moment dipolaire électrique 
p
du dipôle. (L’unité de pest le coulomb-mètre). Par conséquent, on peut récrire l’équa-
tion 2.8 ainsi :
E=1
2πε0
p
z3(le champ dipolaire). (2.9)
On considère que ps’oriente de l’extrémité négative du dipôle vers l’extrémité positive
(voir la figure 2.8 b). On peut employer pafin de préciser l’orientation d’un dipôle.
L’équation 2.9 démontre qu’on ne peut déterminer les valeurs de qet de dséparément
en mesurant le champ électrique d’un dipôle à des points éloignés, mais seulement leur
produit. Le champ à des points éloignés serait inchangé si, par exemple, qétait doublée
et détait simultanément réduite de moitié. Par conséquent, le moment dipolaire est une
propriété fondamentale d’un dipôle.
Bien que l’équation 2.9 ne soit valable que pour les points éloignés le long de l’axe
dipolaire, il s’avère que Eest proportionnelle à 1/r3pour tous les points éloignés, peu
importe leur direction par rapport à l’axe dipolaire.
Physique 2 © Les Éditions de la Chenelière inc.
z
r(–)
r(+)
E(+)
d
z
–q
+q
P
a) b)
+ +
––
p
E(–)
Centre
du dipôle

Exercices et problèmes 37
SECTION 2.7 Le champ électrique d’un disque chargé
25E. La face supérieure d’un disque ayant un rayon de 2,5 cm a une
densité de charge surfacique de 5,3
C/m2. Quelle est la grandeur
du champ électrique produit par le disque à un point de son axe central
à une distance z12 cm du disque ?
26P. À quelle distance le long de l’axe central d’un disque de plastique
de charge uniforme et de rayon Rla grandeur du champ électrique
égale-t-elle la moitié de la grandeur du champ au centre de la surface
du disque ?
SECTION 2.8 Une charge ponctuelle à l’intérieur d’un champ électrique
27E. Un champ électrique accélère un électron dans la direction est
à 1,8 109m/s2. Déterminez la grandeur et la direction du champ
électrique.
28E. Un électron initialement au repos est placé à l’intérieur d’un
champ électrique uniforme dont la grandeur est de 2,00 104N/C.
Calculez l’accélération de l’électron (ignorez les effets gravitationnels).
29E. Une particule alpha (le noyau d’un atome d’hélium) a une masse
de 6,64 1027 kg et une charge de 2e. Déterminez la grandeur
et la direction du champ électrique qui équilibrera la force de gravité
agissant sur cette particule.
30E. Calculez la grandeur de la force produite par un dipôle électrique
de moment dipolaire de 3,6 1029 C •m sur un électron se trouvant
à 25 nm du centre du dipôle, le long de l’axe dipolaire. Supposez
qu’il s’agit d’une grande distance par rapport à la séparation de la
charge dans le dipôle.
31E. Une décharge électrique peut se former dans l’air humide lorsque
le champ électrique atteint 3 106N/C (les molécules s’ionisent). Dans
ce champ, déterminez la grandeur de la force électrostatique qui s’exerce
a) sur un électron et b) sur un ion auquel il manque un électron.
32E. Un système nuageux chargé établit un champ électrique dans
l’air à proximité de la surface de la Terre. Une force électrostatique
se dirigeant vers le sol de 3,0 106N agit sur une particule chargée
de 2,0 109C lorsqu’elle entre dans ce champ. a) Quelle est
la grandeur du champ électrique ? b) Déterminez la grandeur et la
direction de la force électrostatique qui s’exercerait sur un proton
placé dans ce champ. c) Calculez la force de gravité qui s’exerce
sur le proton. d) Dans ce cas, quel est le rapport entre la grandeur de
la force électrostatique et la grandeur de l’attraction gravitationnelle ?
33E. Un champ électrique 
E, dont la grandeur moyenne est d’environ
150 N/C, se trouve dans l’atmosphère à proximité de la surface terrestre
et est orienté vers la Terre. On souhaite faire flotter dans ce champ
une sphère de soufre pesant 4,4 N en la chargeant. a) Quelle charge
permettra d’y parvenir (précisez le signe et la grandeur) ? b) Précisez
pourquoi une telle expérience est peu réaliste.
34E. On peut produire des faisceaux de protons à haute vitesse à l’in-
térieur d’une espèce de pistolet dans lequel un champ électrique
provoque l’accélération des protons. a) Quelle serait l’accélération
d’un proton si le champ électrique du pistolet était de 2,00 104N/C ?
b) Quelle vitesse le proton atteindrait-il si le champ produisait une
accélération sur une distance de 1,00 cm ?
35E. Un électron se déplaçant à la vitesse de 5,00 108cm/s pénètre
dans un champ électrique d’une grandeur de 1,00 103N/C.
Il se déplace le long des lignes de champ dans la direction qui ralentit
son mouvement. a) Quelle distance l’électron parcourra-t-il à l’intérieur
du champ avant de s’immobiliser momentanément ? b) Combien de
temps se sera écoulé avant cet arrêt? c) Si la zone où règne le champ
électrique ne fait que 8 mm de long (une distance trop courte pour que
l’électron s’immobilise à l’intérieur de celle-ci), quelle fraction
de l’énergie cinétique initiale de l’électron sera perdue dans cette zone ?
www
36E. Dans le cadre de l’expérience de Millikan, on suspend une
goutte d’huile d’un rayon de 1,64 m et d’une densité de 0,851 g/cm3
à l’intérieur d’une chambre C (voir la figure 2.14) à l’aide d’un champ
électrique orienté vers le bas de 1,92 105N/C. Déterminez la charge
de cette goutte en fonction de e.
37P. Au cours d’une de ses expériences, Millikan a observé que les
mesures de charge suivantes apparaissaient, entre autres, à différents
moments sur une même goutte :
6,563 1019 C 13,13 1019 C 19,71 1019 C
8,204 1019 C 16,48 1019 C 22,89 1019 C
11,50 1019 C 18,08 1019 C 26,13 1019 C
À partir de ces données, quelle peut être la valeur de la charge
élémentaire e?
38P. Un champ électrique uniforme est créé entre deux plaques
de charges opposées. On libère un électron initialement au repos à
la surface de la plaque négative et il atteint la surface de la plaque
positive, 2 cm plus loin, en l’espace de 1,5 108s. a) Quelle est
la vitesse de l’électron au moment où il touche la deuxième plaque ?
b) Quelle est la grandeur du champ électrique 
E?
39P. À un instant donné, les composantes de la vitesse d’un électron se
déplaçant entre deux plaques parallèles chargées sont vx1,5 105m/s
et vy3 103m/s. On suppose que le champ électrique entre
les plaques est 
E(120 N/C)
j. a) Quelle est l’accélération
de l’électron ? b) Quelle sera la vitesse de l’électron après que sa
coordonnée xaura changé de 2,0 cm ?
40P. Deux grandes plaques parallèles
de cuivre à 5,0 cm l’une de l’autre
ont un champ électrique uniforme
entre elles (voir la figure 2.39).
On libère un électron de la plaque
négative au moment où un proton
est libéré de la plaque positive.
Négligez la force que les particules
exercent l’une sur l’autre et déter-
minez la distance qui les sépare de la plaque positive au moment où
elles se croisent. (La grandeur du champ électrique n’est pas utile
pour résoudre ce problème. Cela vous étonne-t-il ?)
41P. On dépose un bloc de 10 g porteur d’une charge de 8,00 105C
à l’intérieur d’un champ électrique 
E(3,00 103) i600
joù  E
est exprimé en newtons par coulomb. a) Déterminez la grandeur et la
direction de la force qui s’exerce sur le bloc. b) Si le bloc est initialement
au repos à l’origine à t0, quelles seront ses coordonnées à t3,00 s?
42P. À la figure 2.40, un champ
électrique uniforme 
Eorienté
vers le haut d’une grandeur de
2,00 103N/C a été établi entre
deux plaques horizontales en
chargeant la plaque inférieure
positivement et la plaque supérieure
négativement. Les plaques ont une
longueur L10,0 cm, et elles se
trouvent à une distance d2,0 cm. Un électron est envoyé entre
les plaques depuis l’extrémité gauche de la plaque inférieure.
La vitesse initiale v0de l’électron forme un angle 45° avec la
plaque inférieure, et sa grandeur est de 6,00 106m/s. a) L’électron
touchera-t-il une des plaques ? b) Le cas échéant, déterminez laquelle.
Trouvez ensuite à quelle distance horizontale de l’extrémité gauche
l’électron frappera.
www
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Physique 2 © Les Éditions de la Chenelière inc.
Plaque
positive Plaque négative
pe
E
Figure 2.39 Problème 40
L
θ
d
v0
E
Figure 2.40 Problème 42