2011/2012 Boumerdes Rattrapage

UMBB STH
Faculté des sciences 2011/2012
Département de Physique
Rattrapage Physique2
Exercice 1 : (08 points)
On considère trois charges ponctuelles
12 3
et q, qq
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
123
q, , qq
et de la distance d.
2. Quelle doit être la condition sur
23
et qq
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
12 3
, , et q q q d
.
4. Déterminer l’énergie interne du système en fonction de
12 3
, , et q q q d
.
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.
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 ?
Figure 1
q1
q2
Y
X
D
q3
A
C
B
4d
3d
Figure 2
V
QA
QB
+
_

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Département de Physique
Corrigé rattrapage Physique2
Exercice 1 : (08 points)
1. Le vecteur champ électrique
E
crée en D par les trois charges:
2. Condition pour que
E
DX en D soit nulle :
23
4q q
0 ( + ) 0
125 16
DX
Ei  
23
125
q q
64
3. Le potentiel électrique en D crée par les trois charges :
4. L’énergie interne du système :
0.75
0.25
01
1.5
0.5
0.5
Figure 1
q1
q2
Y
X
D
q3
A
C
B
0.5
0.25
0.5
0.25
0.25
0.25
0.5
0.25
0.25
0.25
0.25

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Département de Physique
Exercice 2 : (12 points)
1. La capacité C du condensateur.
044,25
S
C pF
e
2. Le condensateur est branché aux bornes d’un générateur de tension :
 La charge de chacune des armatures :
A
BA
Q = CV= 265 pC
Q Q = -265 pC
 L’intensité du champ électrostatique entre les deux armatures.
V
E= = 3000 v/m
e
 L’énergie emmagasinée par le condensateur Ep.
2 -10
p1
E = CV = 7,96 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 :
A
0
0
C
Q = CV=C'V' V'=V
C'
'
'
'
Se
e
V V V
Se
e
 L’énergie emmagasinée EP’en fonction de Ep, e et e’.
pA ppp
p
pA
1
E = Q V EV e e
2 = = E '= E
1E ' V' e' e'
E '= Q V'
2
4. L’énergie Ep= Ep’- Ep est l’énergie nécessaire mécanique qu’il a fallu fournir pour
écarter les deux armatures.
01
01
0.75
0.5
0.5
0.5
0.75
0.5
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75
0.5
0.25
0.25
0.5
0.5