PHY1722 Liste d`exercices 1 - Vincent Tabard

PHY1722 Liste d’exercices 1
Professeur Tabard-Cossa
Date du Quiz 1: 23 janvier 2015
Partie 1: La force électrique
1. Soit 3 charges ponctuelles situées aux sommets d’un triangle équilatéral (voir
FIGURE 1). On donne Q=2 µC et L=3 cm. Quelle est la force électrique
résultante, issue des deux autres charges, exercée sur (a) la charge 3Q et (b)
la charge -2Q?
Figure 1
2. À quelle distance doit-on éloigner un électron d’un proton pour que le module
de la force électrique qu’ils exercent l’un sur l’autre soit égal à 1 N?
3. Supposons que l'on puisse séparer les électrons et les protons contenus
dans1 g d'hydrogène et qu'on les mette respectivement sur la Terre et sur la
Lune. Comparez l'attraction électrique avec la force gravitationnelle entre
la Terre et la Lune. (Le nombre d'atomes dans 1 g d'hydrogène est égal au
nombre d'Avogadro, NA. Chaque atome d'hydrogène possède un électron et
un proton.)
4. (a) Dans la molécule de H2, les deux protons sont séparés par une distance
de 0,74x10-10m. Quel est le module de la force électrique qu'ils exercent l'un
sur l'autre? (b) Dans un cristal de NaCl, les ions Na+ et Cl- sont distants de
2,82x10-10m. Quel est le module de la force électrique qu'ils exercent l'un sur
l'autre?
Partie 2: Le champ électrique
Dans les exercices où il s’agit de situations évoluant près de la surface de la Terre,
considérez l’axe des y comme étant vers le haut.
1. Par beau temps, on observe à la surface de la Terre un champ électrique de
120 N/C orienté vers le bas. (a) Quelle est la force électrique agissant sur un
proton dans un tel champ? (b) Quelle est l’accélération du proton?
2. Une gouttelette a une masse de 10-13 kg et une charge de +2e. Dans quel
champ électrique vertical la gouttelette serait-elle en équilibre près de la
surface de la Terre?
3. Soit une charge ponctuelle Q1 en x=0 et une charge Q2 en x=d. Quelle est la
relation existant entre ces charges si le champ électrique résultant est nul aux
points suivants : (a) x = d/2 (b) x = 2d (c) x = -d/2 ?
4. Dessinez les lignes de champ associées à l’ensemble formé de deux
charges, +3q et –q, placées à une certaine distance l’une de l’autre (q >0). En
plus des lignes de champ, tracez aussi le vecteur champ en quelques points.
5. De part et d’autre d’une plaque infinie sur laquelle on trouve une densité
surfacique de charges uniforme, le module du champ électrique est donné
par E =│σ│/2ε0 . En vous servant de ce résultat et du principe de
superposition, donnez l’expression du champ électrique résultant pour les 4
régions formées par l’agencement de 3 plaques infinies parallèles (voir
FIGURE 2). (σ>0)
Figure 2