Électricité et Magnétisme QUESTIONS SYNTHÈSE 2 PHY NYB

Physique NYB
Électricité et Magnétisme
Questions Synthèse 2
Électricité et Magnétisme
QUESTIONS SYNTHÈSE 2
PHY NYB
1) Soit deux sphères creuses conductrices concentriques; la sphère intérieure a un rayon
R1=2 cm et porte une densité superficielle de charge σ1 = 300 µC/m2 et la sphère extérieure a un rayon R2 = 20 cm et porte une densité superficielle de charge σ2 = −500
µC/m2. En utilisant le théorème de Gauss, trouvez :
a)
b)
c)
d)
e)
R1
R2
le champ et le potentiel pour r = 1 cm ;
le champ et le potentiel pour r = 10 cm ;
le champ et le potentiel pour r = 30 cm ;
la différence de potentiel entre les deux conducteurs;
la capacité de cet ensemble, en supposant que la charge du
condensateur est celle du conducteur intérieur;
f) la différence de potentiel et la capacité de ce condensateur si on
remplit l'intérieur avec un diélectrique de constante κ = 25.
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Questions Synthèse 2
2) Soit la configuration de charges suivante : Q1 = 5 µC et Q2 = - 10 µC.
y
Q
Q2
1
0 cm
20 cm
x
a. Trouvez la valeur de x où la
force électrique sur une charge
Q3 = -20 µC est nulle.
b. Trouvez la valeur de x où le
champ électrique total de Q1 et
Q2 est nul.
c. Trouvez la valeur de x où le
potentiel électrique total de Q1
et Q2 est nul.
d. Quel travail fait-on quand on transporte lentement une charge Q3 = - 20 µC de
x1 = -10 cm à x2 = +30 cm ?
e. Trouvez le travail nécessaire pour amener une charge Q3 = - 20 µC de l'infini au
point x = -10 cm.
f. Trouvez l'énergie potentielle de l'ensemble des charges Q1, Q2 et Q3 quand Q3 est
en x = -10 cm.
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3) Soit un condensateur de 400x10-6 F qui est relié à une source de f.é.m. de 50 V par un fil
de cuivre de 3 m de longueur. Lorsqu'on ferme le circuit, le condensateur prend 3x10-6 s
pour atteindre 90% de sa charge maximum. (ρCu = 1,7x10-8 Ωm)
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Quelle est la charge maximum du condensateur ?
Quelle est la résistance du fil ?
Quel est le rayon du fil ?
Quel est le courant à t = 3µs ?
Quelle est la puissance fournie par la source à ce même moment ?
Quelle est la puissance dissipée en chaleur par le fil à ce même moment ?
Quelle est l'énergie emmagasinée par le condensateur pendant les 3µs où il atteint 90%
de sa charge maximum ?
to tal
50 V
Fil de cuivre
de 3 m
de longueur
au total
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400 µF