sujet

TP#
1S#
THÈME#COMPRENDRE/CHAMPS#ET#FORCES!
PAGE#1#/#4#
I. BUT8##
#
8 Caractériser#un#champ#électrostatique##
8 Cartographier#un#champ#électrostatique#
8 Représenter#des#vecteurs#champ#électrostatique#en#divers#points##
8 Tracer#les#lignes#équipotentielles##
II. CHAMP#ÉLECTROSTATIQUE#CRÉÉ#PAR#UN#CONDENSATEUR#PLAN#
a. Constitution*
#Un#condensateur*plan#est#constitué#de#deux#armatures#conductrices#
planes,#parallèles#et#face#à#face#séparée#par#un#isolant#(ici#l’air).##
Lorsqu’une#tension#continue#est#appliquée#entre#les#plaques,#le#
condensateur#se#«#charge#»#c’est#à#dire#que#ses#armatures#portent#des#
charges#électriques#opposées#correspondants#à#la#borne#+#et#la#borne#–#
du#générateur##
#Ces#charges#électriques#créent#un#champ#électrostatique#𝐸#notamment#
entre#les#armatures#du#condensateur#que#l’on#souhaite#cartographier#au#
cours#de#ce#tp#
#
b. Mise*en*œuvre*
Dispositif##:#
8#Une#cuve#contient#une#solution#conductrice#de#sulfate#
de#cuivre#de#concentration#0,01#mol.L81.#
Elle#est#munie#de#2#plaques#de#cuivre#rectangulaires#
plaquées#aux#bords#opposés#de#la#cuve.#
#
8#Les#2#plaques#sont#reliées#à#un#générateur#de#tension#
continue#de#6#V#(U!" =6V)##
#
8Le##voltmètre#numérique#tel#qu’il#est#branché#(#M#
borne#V#et#A#borne#Com#du#voltmètre)#permet#de#
relever#la#tension#𝑈!"###existant#entre#la#borne#M#situé#
entre#les#armatures##grâce#à#une#sonde#plongeant#dans#
la#solution#et#le#point#A##
#
8#Un#papier#millimétré#situé#sous#la#cuve#permet#de#repérer#la#position#du#point#M#testé#par#
rapport#aux#deux#armatures#du#condensateur#
c. Principe*
8#La#mesure#de#la#tension#U!"!#indique##la#différence#de#potentiel#électrique#(ddp)##qui#existe#entre#
le#potentiel#V!!du#point#M##et#le#potentiel#V!!##du#point#A#soit#U!" =!!V!−V!##
La#borne#A#étant#connectée#à#la#borne#négative#du#générateur#joue#le#rôle#de#référence#des#
potentiels##et#on#a#coutume#de#lui#attribuer#un#potentiel#nul#
Et#donc#
U!" =!!V!!#
#
8#La#tension#U!"#mesure#donc#le#potentiel#électrique#du#point#M#
#
8#L’intensité#E#du#champ#électrique#E###au#point#M#est#déterminée#à#l’aide#de##la#relation#:#
E=
U!"
x
=
V!!
𝑥#
où##x#représente##la#distance#qui#sépare#le#point#M#à#la#plaque#métallique#jouant#le#rôle#de#référence#
des#potentiels#électriques#
d. Précautions##
8#les#plaques#doivent#toucher#le#fond#de#la#cuve#
8#la#sonde#de#mesure#doit#être#maintenue#verticalement#
*
B#
A*
M#

TP##
1S#
THÈME#COMPRENDRE/CHAMPS#ET#FORCES!
PAGE#2#/#4#
e. Mesures#
 En#tenant#la#sonde#de#mesure#du#voltmètre#bien#droite,#il#est#possible#de#la#déplacer#sur#
l’ensemble#de#la#cuve.##
 On#la#déplace#le#long#de#la#plaque#reliée#au#+#du#générateur.#
Lorsqu'on#déplace#la#sonde#sur#la#surface#de#chacune#des#plaques,#on#constate#que#la#tension#
mesurée#est#constante.#
U!" =………………!V##si#M#est#sur#la#plaque#négative.#
U!" =………………!V####si#M#est#sur#la#plaque#positive.#
#
Question*1*
Pourquoi#peut8on#dire#que#les#plaques#sont#des#surfaces#équipotentielles#?#
#
Question*2*
 Éloigner##la#sonde#des#plaques,#il#est#possible#de#mesurer#des#!"#$%#&$'()intermédiaires.##
 Rechercher#les#positions#M#de#la#sonde#donnant#la#même#valeur#de#potentiel#électrique##
✍ Compléter##alors#le#schéma#sur#la#fiche#réponse#
8#Représenter#les#deux#plaques##
8#Positionner#le#plus#précisément#possible#sur#le#papier#millimétré#les#points#qui#ont##le#même#
potentiel#(6#points#pour#chaque#valeur#de#potentiel#de#par#et#d’autre#de#la#ligne#médiane)#pour##
#0V,#1V,#2V,#3V#,#4V#et#5V#et#enfin##6V##
8#construire#les#lignes#équipotentielles#correspondantes#à#chaque#valeur#de#potentiel#
✍ Ne#pas#oublier#de#noter#sur#ces#lignes#les#potentiels#correspondants#
#
Question*3*
✍ Sachant#que#les#lignes#de#champ#électrostatique#E#sont#en#tout#point#perpendiculaires#à#ces#
équipotentielles,#construire#quelques#lignes##champ#entre#les#plaques.#
#
Question*4*
✍ Orienter#ces#lignes#de#champ#en#justifiant#le#choix#fait#
#
Question*5*
✍ Déterminer#la#valeur#du#champ#électrostatique#𝐸##en#trois#points#situés#dans#la#partie#où#les#
lignes#de#champ#sont#parallèles.#
✍ Dessiner#alors#quelques#vecteurs#champ#électrostatique##𝐸#entre#les#deux#plaques#en#faisant#
en#précisant#sur#l’échelle#de#représentation#de#ces#vecteurs#
#
Question*6*:*conclusion*
✍ Comment#peut8on#décrire#le#champ#électrostatique#qui#règne#entre#les#deux#armatures#d’un#
tel#montage#?#
*
III. CHAMP#ÉLECTROSTATIQUE#CRÉÉ#PAR#DES#CHARGES#PONCTUELLES#
*%)($)!+"!"($),$)+$!+-($%#$+)'$()'&.%$(),$)/012!3)'$()'&.%$()-45&!"#$%#&$''$()$#)'$)/012!)
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 *+&$%#$+)'$()'&.%$(),$)/012!()
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TP#
1S#
THÈME#COMPRENDRE/CHAMPS#ET#FORCES#
FICHE!ANNEXE!!
PAGE#3#/#4#
I. CHAMP#ÉLECTROSTATIQUE#CRÉÉ#PAR#UN#CONDENSATEUR#PLAN#
Question*1*
Pourquoi#peut8on#dire#que#les#plaques#sont#des#surfaces#équipotentielles#?#
#
#
Question*2*
*
*
Question*5*
✍ Déterminer#la#valeur#du#champ#électrostatique#𝐸##en#trois#points#situés#dans#la#partie#où#les#
lignes#de#champ#sont#parallèles.#
#
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*
Plaque*reliée*au**
*–*
du*générateur*
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Plaque*reliée*au***
+*
du*générateur*
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Question*6*:*conclusion*
✍ Comment#peut8on#décrire#le#champ#électrostatique#qui#règne#entre#les#deux#armatures#d’un#
tel#montage#?#
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IV. CHAMP#ÉLECTROSTATIQUE#CRÉÉ#PAR#DES#CHARGES#PONCTUELLES#
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