2E101 : Champs électrostatiques

Version du 21 mars 2014
Intitulé de l'Unité
d’Enseignement
Electrostatique
Code de
l’UE
Descriptif de l’unité
Volumes horaires globaux (CM + TD + TP+ projet, autre…)
14h CM – 16 h TD/BE
Nombre de crédits
3
Année de Licence
L2
1. Objectifs de l'Unité d'Enseignement
 Connaître les caractéristiques de l’interaction électrostatique
 Comprendre les concepts de champ, potentiel et énergie électrostatique
 Connaître différentes techniques de calculs de champ et de potentiel électrique; savoir les
appliquer dans des cas simples.
 Connaître les différents types de comportement électrique des matériaux (conducteur/diélectrique)
 Comprendre ce qu’est un condensateur et plus généralement la capacité d’un système de
conducteurs
 Connaître le principe de fonctionnement de quelques capteurs et actionneurs électrostatiques.
2. Contenu de l’Unité d’Enseignement
 Interaction électrique : Loi de Coulomb – Principe de superposition
 Le champ électrique : Concept de champ – Champ créé par une charge ponctuelle – Champ
créé par un ensemble de charges ponctuelles – Représentation du champ électrique – Symétrie et
anti-symétrie par rapport à un plan.
 Distributions continues de charges : Du micro au macro - Notion de densité de charges : linéique,
surfacique, volumique – Champ créé par une distribution continue de charges – Symétries et
invariances.
 Energie et potentiel électriques : Mouvement d’une charge dans un champ uniforme – Travail de la
force électrique - Energie potentielle électrique – Notion de potentiel électrique – Potentiel créé
par des charges ponctuelles – Potentiel créé par une distribution continue de charges – Relation
champ/potentiel - Représentation et interprétation.
 Théorème de Gauss : Notion de flux électrique – Enoncé du théorème de Gauss – Application au
calcul du champ dans le cas de problèmes à symétrie sphérique ou à symétrie cylindrique – Calcul
du champ créé par un plan infini uniformément chargé.
 Conducteurs à l’équilibre : Différents types de comportements électriques de la matière –
Conducteur à l’équilibre dans un champ appliqué – Cavité dans un conducteur – Exemples
 Condensateurs : structure et fonctionnement d’un condensateur - Définition de la capacité d’un
condensateur – Le condensateur plan – Energie électrostatique et densité volumique d’énergie
électrique – Exemple de calcul de capacités – Association de condensateur,
 Les diélectriques : Dipôle électrique : définition, potentiel et champ - Moment dipolaire –
Polarisation de la matière – Capacité d’un condensateur rempli d’un diélectrique – Notion de
permittivité diélectrique – Différents mécanismes de polarisation (électronique, ionique, polaire) _
Matériaux piezzoélectriques.
 Applications : Capteurs et actionneurs dans les microsystèmes
3. Pré-requis
Maths : calcul vectoriel – calcul intégral – Physique : mécanique du point (L1) – Structure de la matière
4. Références bibliographiques
BENSON, Physique. 2. Electricité et magnétisme - Editions De Boeck