Programme de colles n°14 de Sciences Physiques ATS Semaine : du 19 janvier au 23 janvier 2015 ELECTROMAGNETISME EM1 : Charge électrique et champ électrostatique : (COURS ET EXERCICES) Introduction : origine (notion de charge électrique) ; loi de Coulomb Champ électrostatique : notion de champ ; champ électrique créé par un charge ponctuelle ; champ d’une distribution de charges (distributions discrètes ; distribution continues : densité de charge linéique, surfacique et volumique) Topographie du champ électrostatique : lignes de champ, spectres électrostatiques du champ. Propriétés de symétrie et d’invariance : principe de Curie ; symétries simples (symétrie plane et antisymétrie plane) ; invariances (par translation suivant un axe et par rotation autour d’un axe) Exemples étudiés en cours et en TD: analyse de spectres électrostatiques du champ (plan de symétrie et anti-symétrie), Champ dans le plan médiateur d’un segment uniformément chargé ; champ sur l’axe d’un disque uniformément chargé. EM2 : Potentiel électrostatique ; aspect énergétique et application au dipôle : (COURS ET EXERCICES) Circulation du champ électrostatique : définition ; cas d’une charge ponctuelle ; généralisation Potentiel électrostatique : cas d’une charge ponctuelle ; généralisation : potentiel créé par une distribution de charges ; relation champ-potentiel : opérateur gradient ; exemple étudié en cours : potentiel créé sur l’axe d’un segment chargé Energie potentielle électrostatique : travail d’une force électrostatique chargé ; énergie potentielle d’une charge placée dans un champ extérieur ; énergie potentielle d’interaction électrostatique d’une distribution de deux charges EM3 : Théorème de Gauss, condensateurs : (COURS ET EXERCICES) Enoncé du théorème et exemple: Cas de la charge sphérique Méthode pour déterminer le champ électrostatique : 1) Etude des symétries et invariances 2) Choix de la surface de Gauss 3) Application du théorème Exemples étudiés en classe : Cylindre infini chargé uniformément en volume et en surface ; fil infini uniformément chargé, plan infini (relation de passage et discontinuité du champ électrostatique à la traversée d’une surface chargée), boule chargée en volume. Formulation locale du théorème de Gauss : Théorème de Green-Ostrogradski ; divergence : divE 0 Electrostatique et gravitation : analogies /différences Les condensateurs : conducteur en équilibre électrostatique ; théorème de Coulomb ; influence électrostatique ; capacité d’un condensateur ; énergie d’un condensateur ; énergie électrostatique volumique (densité volumique d’énergie électrostatique) ; associations de condensateurs (série et parallèle) ; calcul de capacités équivalentes. Exemples étudiés en classe : condensateur plan, cylindrique et sphérique Compétences évaluées : A1, A2, A3, A4, C1, C2, D2 Rappel : À partir du 2 semestre, chaque étudiant sera interrogé à la fin de la colle sur la valeur d’une constante fondamentale ou d’un ordre de grandeur. Si l'étudiant connait la valeur : bonus + 1 point : bonus + 1 point ème