Notes module 3 - physique 51411

Module 3
Module 3
Électrostatique
Électrostatique
Électrostatique
Électrostatique
• Électricité qui ne bouge pas
Charges par
Charges par frottement frottement
• Le transfert de charge par frottement se
produit en frottant deux objets
ensemble.
Un des objets gagne des électrons tandis
que l’autre perd le même nombre
d’électrons.
• Atome neutre neutre
nombre de protons = nombre d’électrons
• Atome avec charge positive positive
nombre de protons > nombre d’électrons
• Atome avec charge négative négative
nombre de protons < nombre d’électrons
Charges électriques
proton (p
+
) +1,6 x 10
-19
C
neutron (n
0
) 0
électron (e
-
) -1,6 x 10
-19
C
Charges
Charges électriques électriques
• Les charges différentes s’attirent
+ -
• Les charges semblables se repoussent
+ +
- -
• Par frottement, il est possible de déplacer des
électrons d’un atome à l’autre
avant :
après :
On a transféré 100 e-de l’atome A à l’atome
B.
L’atome A devient chargé positivement positivement et
l’atome B chargé négativement
négativement.
1000 e
-
1000 p
+
1000 e
-
1000 p
+
AB
900 e
-
1000 p
+
1100 e
-
1000 p
+
AB
q = ne-
q : charge électrique (C)
n : nombre d’électrons
(- si les électrons sont transférés
+ si les électrons sont gagnés)
e-: -1,6 x 10-19 C
Formule
Formule
1) Quelle est la charge d’un atome
ayant un surplus de 100 électrons ?
2) Un atome a une charge de +1,6 x 10
-
19
C. Combien d’électrons ont été
perdus ou gagnés ?
Exemples
Exemples

3) Un atome a une charge de -2 x
10
6
C. Combien d’électrons ont été
perdus ou gagnés ?
4) Calcule la charge d’une petite sphère
à la surface de laquelle il y a un
surplus de 5 x 10
14
électrons.
1) Un atome neutre de sodium peut
facilement perdre un électron. Quelle est
dans ce cas la grandeur de la charge de l’ion
positif ?
2) Un atome neutre de chlore
peut facilement
gagner un électron. Quelle est la grandeur de
la charge de l’ion négatif ainsi formé ?
Devoir
Devoir
3) La grandeur de la charge d’un électron
est de - 1,6 x 10
-19
C. Donnez la
grandeur, en coulombs, et le signe de la
charge d’un atome ayant :
a) un surplus de 1,0 x 10
5
e
-
b) un manque de 5,0 x 10
10
e
-
4) Quel est l’état électronique (en
d’autres termes, à combien s’élève le
surplus ou le manque d’électrons)
d’un atome qui a une charge de :
a) +3,2 x 10
-8
C
b) -8,0 x 10
-13
C
• Loi de Coulomb :
La force d’attraction entre deux
charges de signe contraire est
directement proportionnelle au produit
des charges et inversement
proportionnelle au carré de la distance
qui les sépare.
Forces
Forces électriques électriques
F
e
= kq
1
q
2
d
2
F
e
: Force électrique (N)
k : constante (9 x 10
9
Nm
2
/C
2
)
q
1
, q
2
: charges (C)
d : distance (m)
Formule
Formule
1) Quelle est la grandeur de la force de
répulsion entre une charge de 8 µC et une
charge de 12 µC séparée par une distance de
10 cm ?
2) Quelle est la grandeur de la force de
répulsion entre deux petites sphères
séparées de 1 m, si chacune a une charge de
1,0 x 10-12 C ?
Exemples
Exemples
3) La grandeur de la force électrostatique
entre deux petits objets chargés est de 5,0 x
10
-5
N. Calcule la force dans chacune des
situations suivantes :
a) La distance entre les charges est doublée.
b) La charge sur l’un des objets est triplée et
sur l’autre, elle est divisée par deux.
c) Les changements en (a) et (b) se
produisent simultanément.
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• Page 362 # 2
Devoir
Devoir

1) Quelle est la force nette agissant
sur la sphère C ?
Exemples
Exemples
4 x 10
-6
C -2,5 x 10
-7
C6,4 x 10
-6
C
A B C
20 cm 10 cm
2) Quelle est la force nette sur la charge
de 6µC ?
-4 µC
50 cm
5 µC 6 µC
50 cm
50 cm
3) Quelle est la force nette sur la charge
de 6µC ?
-6 µC
10 cm
10 cm
8 µC
10 cm
9 µC
7 µC 10 cm
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• Page 336 # 5 et 7
Devoir
Devoir
• L’intensité du champ électrique (ε) est
défini comme la force électrique par
unité de charge (mesuré en N/C)
ε= F
e
ou ε= kq
q d
2
Champs
Champs électriques électriques
1) Quel est le champ électrique à
0,60 m
d’une petite sphère portant une charge
positive de 1,2 x 10
-8
C ?
Exemples
Exemples
2) Deux charges, l’une de 3,2 x 10
-9
C,
l’autre de -6,4 x 10
-9
C, sont séparées de
42 cm. Calcule le champ électrique net
au point P, à 15
cm de la charge positive,
sur la ligne qui relie les deux charges.
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Devoir
Devoir
• Le potentiel électrique (V) ou la
différence de potentiel électrique
correspond au travail nécessaire pour
déplacer une charge d’un point à un
autre.
Le
Le potentiel potentiel électrique électrique

V = W V = kq ε= V
q d d
V : potentiel électrique (V)
W : travail (J)
q : charge (C)
d : distance (m)
ε: intensité (N/C)
Formules
Formules
1) Calcule le potentiel électrique à une
distance de 0,4 m d’une charge
ponctuelle sphérique de 6,4 x 10
-6
C.
2) Quel est le potentiel électrique
nécessaire pour
déplacer une charge de 5
µC sur une distance de 25 cm si une
force de 5 N est nécessaire ?
Exemples
Exemples
3) Quel quantité de travail doit-on
produire pour augmenter le potentiel
d’une charge de 3 x 10
-7
C de 120 V ?
4) Dans un champ électrique uniforme,
la différence de potentiel entre deux
points séparés de 12 cm est de150 V.
Calcule la grandeur de la force du
champ
électrique.
5) La force du champ électrique entre
deux plaques parallèles est
de 450 N/C.
Les plaques sont raccordées à une pile
fournissant une différence de potentiel
de 95 V. Quelle est la distance entre les
plaques ?
En un certain point, l’intensité du champ
d’une sphère avec un manque de 1200
électrons est de 48 N/C.
a) Calcule la force électrique en ce point.
b) Calcule la distance séparant ce point et
la charge.
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Devoir
Devoir