série 1 - TuniSchool

Interaction électrique
Série 3ème
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A- Essentiel à retenir
I- Loi de coulomb
q1 et q2 sont deux charges ponctuelles, placées
respectivement en A et B.
- F1/2 force électrique exercée par q1 sur q2.
- F2/1 force électrique exercée par q2 sur q1.
- (F1/2 , F2/1) est une interaction électrique, ses
caractéristiques : * droite d’action : la droite AB.
 La valeur :
//
K q . q
FF d
12
1 2 2 1 2
avec
K.
9
0
19 10
4
usi et d=AB
II- Champ électrique créé par une charge q ponctuelle :
Direction : droite (OM). Direction : droite (OM)
Sens : de O vers M. Sens : de M vers O.
Valeur :
M. . q
EOM
9
2
9 10
Expression vectorielle du champ électrique :
B- Exercices :
Exercice n° 1 :
I-/ Deux charges électriques ponctuelles q1 =
2 µC et q2 = - 4 µC sont placées respectivement en deux points
A(- 4, 0 ) et B( 4, 0 ) relativement à un repère orthonormé (O,i,j).
les distances sont mesurées en cm.
1- Déterminer les caractéristiques de l’interaction électrique
qui existe entre les deux charges q1 et q2.
2- Déterminer les caractéristiques du champ électrique
o
E
créé au point O par les deux charges q1 et q2 . Les distances sont mesurées en cm et K = 9.109 USI.
M. .q.OM
EOM
9
3
9 10
Fig 1
A
B
O
C
y
x
q  0
EM
M
O
q  0
EM
M
O
q2
q1
F1/2
F2/1
A
B

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3- Déterminer les caractéristiques du champ électrique
C
E
créé au point C( 6, 0) par les deux charges q1
et q2.
4- 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.
5- La charge q2= - 2µC, déterminer les caractéristiques du champ électrique
D
E
créé au point D( 0, 3) par
les deux charges q1 et q2.
Exercice 2
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 ?
Exercice n ° 3 :
Deux charges électriques ponctuelles q1 = 2
c
et q2 = - 2
c
sont placées respectivement en deux points A et B tel que
AB = 20 cm .
1°) Représenter le spectre crée par ces deux charges.
2°) a – Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique crée par ces deux charges au point C tel que
2AC AB
.
b – On place en C une troisième charge ponctuelle q=4
c
.
Déterminer les caractéristiques de la force électrique
F
exercée sur cette charge .
3° ) On supprime le charge q .
Déterminer les valeurs du champ électrique créé par les deux charges en un point N située sur la médiatrice de AB tel que
BI = 10 cm avec I=A*B .
Exercice n° 4
On place aux points A et B deux boules métalliques identiques (B1) et (B2)
supposées ponctuelles. La distance entre A et B est égale à 2a. La boule (B1)
porte la charge -q et la boule (B2) porte la charge +q ( q>0). On note O
milieu du segment [AB] et () la médiatrice de [AB] contenue dans le plan
de la figure. Soit M un point de () distant de h du point O.(figure 1)
1-a- Définir la ligne de champ. Représenter le spectre électrique des deux
charges placées en A et B.
b- Représenter les vecteurs champs électriques
E
A et
E
B créés
respectivement par B1 et B2 au point M.
c-Exprimer la valeur de
E
A et de
E
B en fonction de K, q, a et h. Montrer que | |
E
A| | =| |
E
B| |. K=9.109 u.s.i
A
B
C
q1
q2
q
A
B
-q
+q
O
h
a
Fig 1
M
i
j

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2- On notera
E
M le champ électrique créé par les deux boules (B1) et (B2) au point M.
a- Déterminer les coordonnées EMx et EMy du vecteur
E
M dans le repère orthonormé (M,
i
,
j
) en fonction de K, q, a et h.
b- Montrer que
M.K. q .cos
E .i
ah
22
2
, avec
a
cos ah
22
.
c- Déduire la valeur de
E
M. On donne a=10 cm, h=17,33 cm et q=0,3 µC. déduire sa valeur au point O
3- On veut déterminer les caractéristiques de
E
M par construction géométrique, pour cela on donne l’échelle suivante :
2.104 N.C-1
1 cm.
a- Représenter, à l’échelle,
E
A et
E
B au point M puis construire
E
M.
b- Déduire à partir de la construction géométrique les caractéristiques de
E
M.