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Électricité
2.2.2 Le champ électrique et les conducteurs
On place un conducteur dans un champ électrique extérieur
.
La séparation de charge (qui résulte de
) produit un
champ
de sens opposé à
. La séparation de la
charge se poursuivra jusqu’à ce que le module du champ à
l’intérieur est égal à celui de l’extérieur
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
 le champ net à l’intérieur est nul.
Le conducteur est en équilibre électrostatique
Conclusion :
1.
À l’équilibre électrostatique, le champ macroscopique total à l’intérieur d’un conducteur
homogène est nul.
- champ macroscopique : dans l’ensemble
- homogène :
hétérogène peu produire des champ entre les 2
matériaux
2.
À l’équilibre électrostatique, le champ électrique à
proximité du conducteur est perpendiculaire à la
surface.
( en équilibre, il ne faut jamais tracer les lignes de
champ à l’intérieur du conducteur ! )
3.
À l’équilibre électrostatique, toute la charge nette
d’un conducteur (homogène) se répartit sur sa
surface. Un champ électrique extérieur ne peut pas
pénétrer à l’intérieur du conducteur.
Cage de Faraday
Électricité
2.2.3 Charge en mouvement dans un champ électrique uniforme
Si on considère des charges tels que électrons ou protons, les masses sont tellement petites, que
le poids
peut être négligé vis-à-vis la force du champ électrique.
si est uniforme, alors est
constant en grandeur est en
orientation  mrua 1
Exemple :
 Tube à rayons cathodiques CRT ( TV, écrans, oscilloscope)
1
mrua : mouvement rectiligne uniformément accéléré
Électricité
Exercices :
1. Figure montre les plaques de déflection d’une
imprimante à jet d’encre. La masse de la goutte
d’encre est de 1.3 10-10 kg est elle a une charge négative
de Q = 1.5 10-13 C ainsi qu’une vitesse initiale de
. On admet que E est uniforme et vaut 1.4
106 N/C.
Calculer la déviation de la goutte.
10. Supposons
uniforme.
Un proton p et un électron e sont simultanément
lâchés aux extrémités des plaques (voir dessin)
En négligent la force entre les particules, déterminer la
position où elles vont se croiser !
Électricité
2.2.4 Les dipôles (dipôle électrique)
Le dipôle électrique est un ensemble constitué par deux (quantité
de) charges de même grandeurs et signes opposés, séparées par
une certaine distance d.
Atome :
Dans un atome il y a toujours autant
d’électrons que de protons ; dans l’ensemble
il a une charge nul.
Dipôle induit :
Sous l’action du champ électrique un dipôle
induit apparaît. C-à-d, le dipôle est crée par le
champ électrique provenant de l’extérieur.
Molécules polaires :
Certains molécules (
;
) ont des
dipôles permanents et sont appelées
molécules polaires.
: hydrogène a une tendance de
« donner » un électron.
: oxygène a une tendance de
« prendre » 2 électrons.
Le champ crée par un dipôle
Électricité
Développent :
Par définition :
Le moment dipolaire électrique est égal au produit de l’une des
charges par la distance qui les sépare.
: vecteur de la charge (-) vers le (+)
Si on s’éloigne du dipôle
Médiatrice :
Idem sur l’axe y :
Un dipôle dans un champ uniforme
, alors
Électricité
Applications :
Four à microondes :
Le four à micro-ondes produit un champ électrique alternant de très
haute fréquence (~2.5 GHz)
Les dipôles ( molécules d’eau) produisent de l’énergie thermique dans
le milieu où ils se trouvent. Des matériaux qui ne contiennent pas de
dipôles (verre, carton) ne se chauffe pas directement.
Savon :
Les molécules savon ont une extrémité polaire
et une extrémité non-polaire.
éxtr non-polaire;
se combine avec la
goutte d’huile
éxtr. Polaire ;
se combine avec
l’eau