LYCEE ZAHROUNI-TUNIS- 3ème MATH Champ électrique

LYCEE ZAHROUNI-TUNISSCIENCES PHYSIQUES
3ème MATH
SERIE
1
Boussada .A
Loi de Coulomb-Champ électrique
Exercice : 1
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.
O1

O2

On donne : la valeur du vecteur champ de pesanteur au lieu de l’expérience est II
gII = 10 N.Kg-1 ;
9
La constante de Coulomb est K = 9.10 S.I.
Exercice : 2
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
(P2)
(P1)
en deux points O1 et O2 séparés par la distance a = 10 cm
O2
O1
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
q1
-q1
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.
N
Exercice : 3
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.
A
Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrostatique au point C
C
q
q1
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 ?
B
q2
Exercice : 4
On réalise un pendule électrique constitué d’un fil isolant inextensible de longueur
O
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)
(A)
qui s’exerce sur le corps (A)
1°/Déterminer les caractéristiques de la force électrique F
(B)
dans sa position finale. On donne : II
gII = 10 N.Kg-1.
crée par la charge qB au point où se
2°/Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique E
trouve le corps (A) dans sa position finale. En déduire la valeur de la charge qA.
Exercice : 5
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
A
(B1) et (B2).

b-Représenter les vecteurs champs électriques E
1 et E
2 créés en
-q
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.
le vecteur champ électrique créé au point M par les charges
2°/On désigne par E
(B2).
= a-Montrer que E
2 K .q.a
a
2
h

3
2 2

j

i
M
h
B
O

q
des deux boules (B1) et


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 vecteurE
. Vérifier que le résultat est en accord avec la valeur
déterminée par le calcul.
crée par la charge qB au point où se
2°/Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique E
trouve le corps (A) dans sa position finale. En déduire la valeur de la charge qA.
Exercice : 6
On réalise un pendule électrique constitué d’un fil isolant inextensible de longueur l
O
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 
E1 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.
(A)

On donne IIg
II= 10 N.Kg-1.
2°/On superpose au champ électrique de vecteur champ 
E1 un champ électrique uniforme de

E
vecteur E2 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.