LYCEE ZAHROUNI-TUNIS- 3ème MATH Champ électrique

LYCEE ZAHROUNI-TUNIS-
SCIENCES PHYSIQUES 3ème MATH SERIE Boussada .A 1
Champ électrique-Loi de Coulomb
: 1 eExercic Deux pendules électriques identiques sont suspendus en deux points O1 et O2
séparés par la distance a=5cm. Le fil de chaque pendule de longueur L=20cm
maintient une petite boule de masse m=1g et de charge électrique q. A
l’équilibre des deux boules, chaque fil forme l’angle α = 6° avec sa position
verticale (figure ci-contre).
1°/ Enoncer la loi de Coulomb.
2°/ Déterminer les valeurs possibles de la q.
On donne : la valeur du vecteur champ de pesanteur au lieu de l’expérience est II gII = 10 N.Kg-1 ;
La constante de Coulomb est K = 9.109 S.I.
: 2 Exercice
1°/Deux charges électriques ponctuelles q1 = 2 µC et q2 = - 4 µC sont placées respectivement aux points
A (- 4 cm, 0 cm ) et B ( 4cm, 0cm ) relativement à un repère orthonormé (O, i , j ).
a- Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique E0 créé au point O.
On donne : La constante de Coulomb est K = 9.109 S.I
b-Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique EC créé au point C (6cm, 0 cm).
c-Préciser, en le justifiant, en quel point de la droite AB faut-il placer une troisième charge électrique q non
nulle pour qu’elle reste immobile.
2°/Deux pendules électriques de même longueur, sont suspendus
en deux points O1 et O2 séparés par la distance a = 10 cm
Le fil de l’un des pendules maintient une petite boule de charge
électrique q1 et celui de l’autre pendule maintient une boule de
charge électrique – q1.On place les deux pendules entre deux
plaques (P1) et (P2) verticales et parallèles délimitant un champ
électrique uniforme E. Les boules prennent des positions d’équilibre
de sorte que les fils soient verticaux (figure ci-contre).
a-Déterminer le sens du vecteur champ électrique E. En déduire les
signes des charges électriques portées par les plaques (P1) et (P2).
b-Déterminer la valeur du champ électrique E.
On donne : La constante de Coulomb est K = 9.109 S.I. : 3 Exercice
Une tige isolante AB (AB = 20 cm ) est inclinée d’un angle  = 30° avec l’horizontale.
1°/On fixe en A une charge q1 = - 10 nC, en B une charge q2 = 10 nC.
Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrostatique au point C
situé sur la tige AB à 5 cm de A.
2°/Une petite sphère (S) portant une charge q = 30 nC, de masse m, peut
coulisser sans frottement sur la tige AB, elle s’immobilise en C.
a-Faire le bilan des forces qui s’exercent sur la sphère (S) ; les représenter.
b-En appliquant la condition d’équilibre de la sphère, calculer la masse m et
la valeur de la réaction de la tige. On donne IIgII = 10 N.Kg-1.
3°/En maintenant la tige AB horizontalement, la sphère reste t-elle
immobile ? si non dans quel sens va-t-elle se déplacer ?
N
(P2)
-q1
q1
O1
O2
(P1)
O1
O2
A
B
C
q1
q2
q

: 4 Exercice On réalise un pendule électrique constitué d’un fil isolant inextensible de longueur
l = 20cm et d’un corps ponctuel (A) de masse m = 1g et portant une charge qA. Le
pendule étant à l’équilibre dans sa position verticale, on approche un corps ponctuel
(B) portant la charge qB = 2µC ; le pendule se maintient dans une position d’équilibre
faisant l’angle α= 60° avec la verticale, lorsque le corps (B) prend la position
initialement occupé par le corps (A)(figure ci-contre)
1°/Déterminer les caractéristiques de la force électrique F qui s’exerce sur le corps (A)
dans sa position finale. On donne : II gII = 10 N.Kg-1.
2°/Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique E crée par la charge qB au point où se
trouve le corps (A) dans sa position finale. En déduire la valeur de la charge qA.
: 5 Exercice On place en deux points A et B séparés par la distance
2a = 20 cm, deux petites boules (B1) et (B2).La boule (B1)
porte la charge électrique -q =-0,3 µC et la boule (B2) porte la
charge électrique q. On désigne par O le milieu du segment
[AB], par () la médiatrice de ce segment et par M le point de
la droite () situé à la distance h = 17, 33 cm du point O (figure
ci-contre)
1°/a-Définir une ligne de champ électrique. Représenter le
spectre électrique du champ électrique crée par les deux boules
(B1) et (B2).
b-Représenter les vecteurs champs électriques E
1 et
E
2 créés en
M, respectivement par les boules (B1) et (B2).
c- Montrer que les vecteurs E
1 et
E
2 ont la même valeur qu’on
exprimera en fonction de q, a, h et la constante K de Coulomb.
2°/On désigne par E le vecteur champ électrique créé au point M par les charges des deux boules (B1) et
(B2).
a-Montrer que E = -
2
3
22
..2
ha
aqK
j .Calculer la valeur de E . On donne : K = 9.109 S.I
b-En déduire la valeur du vecteur champ électrique E
0 crée au point O, par les charges des deux boules
(B1) et (B2).
3°/a-Représenter, à l’échelle 1cm pour 2.104 V.m-1, les vecteurs E
1 et
E
2
b- En déduire graphiquement la valeur du vecteur E . Vérifier que le résultat est en accord avec la valeur
déterminée par le calcul.
2°/Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique E crée par la charge qB au point où se
trouve le corps (A) dans sa position finale. En déduire la valeur de la charge qA.
: 6 Exercice On réalise un pendule électrique constitué d’un fil isolant inextensible de longueur l
et d’un corps ponctuel (A) de masse m = 0,05g et de charge q.
1°/On place le pendule dans une région où règne un champ électrique uniforme de
vecteur champ E
1 horizontal, de valeur 103V.m-1 et orienté comme l’indique la
figure ci-contre. Le fil s’incline et s’immobilise en faisant l’angle 1 =10° avec la
verticale. Déterminer le signe et la valeur de la charge q.
On donne II gII= 10 N.Kg-1.
2°/On superpose au champ électrique de vecteur champ E
1 un champ électrique uniforme de
vecteur
2
E
vertical. Le fil s’incline du même côté et s’immobilise en faisant l’angle 2 = 20° avec la
verticale. Déterminer le sens et la valeur du vecteur E2.
E
O
(A)
A
B
-q
q
O
h
M
i
j
O
(B)
(A)