Physique-Chimie 1 S Comprendre Lycée Jacques Monod CHAMP ELECTROSTATIQUE Une cuve rhéographique est une cuve parallélépipédique dans laquelle on a disposé deux plaques métalliques en regard (voir photographie ci--contre). Une solution ionique est introduite dans cette cuve. Les plaques métalliques sont reliées aux deux bornes d'une 'une alimentation. Un voltmètre est placé dans le circuit : sa borne COM est reliée à la borne – du générateur. Sa borne V est reliée à un pointeur métallique qui peut être placé à un endroit quelconque dans la cuve. Un quadrillage tracé au fond de la cuve cuv permet de relever l'abscisse et l'ordonnée du point où le pointeur est placé. On a reproduit ci-dessous dessous le quadrillage de la cuve rhéographique : Les différentes tensions U relevées en fonction des coordonnées du pointeur sont indiquées dans le tableau ci-dessous : x(cm) -4 -3 -2 0V 0,73 V 1,46 V 2,25 V 3,02 V 3,75 V 4,51 V 5,28 V 0V 0,75 V 1,52 V 2,23 V 3,04 V 3,73 V 4,49 V 5,23 V 0V 0,75 V 1,51 V 2,24 V 2,98 V 3,75 V 4,50 V 5,25 V -1 0 1 2 3 4 y(cm) 0 1 2 3 4 5 6 7 0V 0,74 V 1,53 V 2,22 V 3,01 V 3,72 V 4,48 V 5,22 V 0V 0,76 V 1,48 V 2,26 V 3,00 V 3,76 V 4,52 V 5,27 V 0V 0,73 V 1,49 V 2,25 V 3,02 V 3,75 V 4,51 V 5,28 V 0V 0,75 V 1,50 V 2,25 V 2,99 V 3,75 V 4,50 V 5,24 V 0V 0,75 V 1,49 V 2,23 V 3,01 V 3,73 V 4,48 V 5,25 V 0V 0,77 V 1,50 V 2,24 V 3,02 V 3,75 V 4,49 V 5,24 V Physique-Chimie 1 S Comprendre Lycée Jacques Monod 1 ) On note d la distance entre la plaque reliée à la borne – de l'alimentation et le point où la mesure de tension est effectuée. Tracer en utilisant le tableur d'open-office la courbe U = f (d). Comment allez-vous utiliser les données du tableau ? Les valeurs utilisées dans le tableur seront prises dans l'unité SI. 2 ) Il existe entre les plaques métalliques un champ électrostatique E . La valeur E de est donnée en un point de la cuve par E = U . Quelle est l'unité SI (système international) de E ? d La valeur du champ électrostatique dépend-elle du point où on l'estime entre les plaques ? Déterminer cette valeur dans l'unité SI en tout point de la cuve. On exploitera la courbe tracée précédemment pour répondre à ces deux questions. 3 ) La tension U mesurée par le voltmètre est par définition la différence entre le potentiel électrique V+ au niveau du pointeur et le potentiel électrique V- au niveau de la borne COM, soit U = V+ − V-. a ) Pourquoi peut-on affirmer que V- = 0 V dans ce montage ? b ) En déduire que la tension U mesurée par le voltmètre lorsque le pointeur se trouve en un point M est aussi le potentiel électrique V(M) en ce point. 4 ) On nomme « équipotentielle » une ligne le long de laquelle le potentiel électrique reste constant. Quelle est ici l'allure des équipotentielles ? 5 ) Le champ électrostatique E est toujours localement perpendiculaire aux équipotentielles. Il est par ailleurs orienté vers les potentiels électriques décroissants. Représenter sur le schéma ci-dessous le champ électrostatique E aux différents points dessinés dans la cuve. Précisez l'échelle utilisée. 6 ) Un champ vectoriel est qualifié d'uniforme lorsque la direction, le sens et la valeur du vecteur champ sont indépendants du point où on les estime. Le vecteur champ électrostatique est-il uniforme entre les plaques métalliques de la cuve ? Justifier. Physique-Chimie 1 S Comprendre Lycée Jacques Monod