2011/2012 Boumerdes Rattrapage

UMBB
Faculté des sciences
Département de Physique
STH
2011/2012
Rattrapage Physique2
Exercice 1 : (08 points)
On considère trois charges ponctuelles q1 , q2 et q 3 disposées sur un rectangle ABCD
comme indiqué sur la figure 1.
1. Exprimer le vecteur champ électrique E crée en D par les trois
charges en fonction de q1 , q2 , q 3 et de la distance d.
2. Quelle doit être la condition sur q2 et q 3 pour que la composante
suivant l’axe X’OX de ce champ électrique E en D soit nulle.
3. Déterminer le potentiel électrique en D crée par les trois charges
en fonction de q1 , q2 , q3 et d .
4. Déterminer l’énergie interne du système en fonction de
q1 , q2 , q3 et d .
Y
q3 C
D
3d
q2
q1
B
A
4d
Figure 1
Exercice 2 : (12 points)
1. Un condensateur plan est constitué de deux armatures planes et parallèles séparées par
du vide. La distance entre les deux armatures est e=2mm. L’aire de la surface de chacune des
armatures est S=100cm2.
 Calculer la capacité C du condensateur.
2. On branche le condensateur aux bornes d’un générateur de tension
continue V =6V. Calculer :
 La charge de chacune des armatures QA et QB.
 L’intensité du champ électrostatique entre les deux
armatures.
 L’énergie emmagasinée par le condensateur Ep.
QA
QB
+
V
_
Figure 2
3. On débranche le condensateur du générateur de tension puis on écarte les deux
armatures (nouvelle distance e’). Déterminer :
 La d.d.p. V’ aux bornes du condensateur en fonction de V, e et e’.
 L’énergie emmagasinée EP’en fonction de Ep, e et e’.
4. D’où provient l’énergie Ep= Ep’- Ep ?
X
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Corrigé rattrapage Physique2
Exercice 1 : (08 points)
1. Le vecteur champ électrique E crée en D par les trois charges:
Y
0.25
0.25
q3 C
D
0.25
0.5
0.5
q12
X
A
B
0.25
Figure 1
0.25
01
2. Condition pour que E DX en D soit nulle :
ED X  0  (
4q 2 q 3
+ )i  0
125 16
 q2  
0.5
125
q3
64
0.75
3. Le potentiel électrique en D crée par les trois charges :
0.25
0.25
0.25
0.25
0.5
4. L’énergie interne du système :
0.5
1.5
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Exercice 2 : (12 points)
0.5
1. La capacité C du condensateur.
S
C  0  44,25 pF
e
0.75
2. Le condensateur est branché aux bornes d’un générateur de tension :
 La charge de chacune des armatures :
0.75
Q A = CV= 265 pC
0.25
0.25
0.5
0.5
Q B   Q A = -265 pC
0.75
 L’intensité du champ électrostatique entre les deux armatures.
V
0.75
E= = 3000 v/m
e
 L’énergie emmagasinée par le condensateur Ep.
1
0.75
E p = CV2 = 7,96 10-10 J
2
3. On débranche le condensateur du générateur de tension puis on écarte les deux
armatures.
 La d.d.p. V’ aux bornes du condensateur : la charge du condensateur reste
inchangée :
C
0.75
0.5
Q A = CV=C'V'  V'=V
C'
S
0
e V e'
0.75
V ' V
S
e
0
0.75
e'
0.5
0.5
 L’énergie emmagasinée EP’en fonction de Ep, e et e’.
1

Ep = QAV 
Ep V e
e

2
= =
 E p'= E p

1
E p' V' e'
e'
E p'= Q A V' 

2
01
0.5
4. L’énergie Ep= Ep’- Ep est l’énergie nécessaire mécanique qu’il a fallu fournir pour
écarter les deux armatures.
01