chap3-le_champ_electrique_1s.doc

1S Cours
Physique
Chap 3 : Le champ électrique |[pic] |La première grande étape dans la compréhension de |[pic] |
| |l'interaction électromagnétique vient de l'unification| |
| |de l'électricité et du magnétisme en une seule et même| |
| |interaction par J. C. Maxwell en 1860. Puis, en 1864, | |
| |Maxwell comprit que la lumière était une onde | |
| |électromagnétique. Enfin, en 1887, H. Hertz montre | |
| |l'existence d'ondes électromagnétiques autres que la | |
| |lumière. | |
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| |Dans ce chapitre, nous allons étudier la « partie | |
| |électrique » de cette interaction et nous parlerons | |
| |plus précisément d' « électrostatique ». Ce terme | |
| |désigne l'étude des charges électriques immobiles. | |
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|Quelques points de repères | |
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|Les savants de l'Antiquité connaissaient déjà quelques phénomènes électrostatiques | |
|comme la propriété de l'ambre jaune frotté d'attirer des corps légers, des petits | |
|morceaux de papyrus par exemple. | |
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|De nos jours, nous côtoyons quotidiennement l'électricité statique; en pratique à | |
|chaque fois que des matériaux isolants sont soumis à des | |
|........................................ | |
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|[pic] | |
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|Ainsi, les cheveux s'électrisent par frottement sur le peigne ou, de façon plus | |
|spectaculaire lorsqu'on enlève un pull en fibre synthétique. | |
|Une voiture s'électrise du fait des frottements de l'air ce qui peut nous causer | |
|une petite décharge électrique lorsqu'on claque sa portière en descendant... | |
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|C'est à partir du 18ième siècle que l'étude du « fluide électrique » comme on | |
|l'appelait à l'époque commença à se développer, souvent comme divertissement | |
|mondain; par exemple, c'est en captant l'électricité atmosphérique avec un | |
|cerf-volant que Benjamin Franklin inventa le paratonnerre. | |
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|[pic] | |
|Les grenouilles de Galvani | |
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|Puis, les premières technologies suivirent dès que l'on sut apprivoiser | |
|l'électricité et plus précisément la stocker grâce aux travaux des chimistes | |
|italiens (Galvani et ses grenouilles, Volta et sa pile...), ce qui ouvrit la voie à| |
|l'électrocinétique. | |
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|L'objet de ce chapitre est d'introduire les notions de charge électrique, de force | |
|électrique et de champ électrique en vue d'établir les bases de l'électrostatique. | |
|[pic] | |
|La pile de Volta (1800) | |
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|Vidéos : Expériences d'électrostatique (2min35) : | |
|https://www.youtube.com/watch?v=T0J5q43MSw8 | |
|Cage de Faraday (1min09) : | |
|http://www.youtube.com/watch?v=Zi4kXgDBFhw&feature=related | |
|et http://www.youtube.com/watch?v=Fyko81WAvvQ&NR=1 (3min02) | |
|ou http://www.youtube.com/watch?v=H25GSAggWg0&feature=related (1min00) | |
|ou http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=XewJ7iuRH20 (1min03) | |
|ou encore pour les artistes (2min07) | |
|http://www.youtube.com/watch?v=SlNGKly09CQ&feature=related | |
1) La charge électrique
a) Mise en évidence expérimentale : représenter les 3 expériences du cours
Frottons une règle en matière plastique (ou un ballon de baudruche) avec un
chiffon en laine pour l'électriser (c'est-à-dire créer des charges
électriques) et approchons cette règle chargée de différents matériaux
isolants. Que se passe-t-il ? | | | |
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|Attraction de petits |Attraction d'une balle de |Le pendule électrostatique |
|morceaux de papiers |ping-pong | | Deux animations pour comprendre :
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/electrisation_influence_electroscpe.
swf
et
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/electrisation_
influence_boule.swf
b) Propriétés des charges électriques Rappels :
Deux objets de charges électriques de mêmes signes se
.............................. alors que deux objets de charges électriques
de signes contraires s' .................................. L'unité SI de charge électrique est le ....................................
de symbole C.
La charge électrique élémentaire (e) correspond à la plus petite charge
existant dans l'univers : 1 e = ........................... C. | |[pic] |
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|La loi de Coulomb | |
|Enoncée par le vieux Charles à 49 ans (en 1785), cette loi donne | |
|l'expression des forces d'interaction électrique s'exerçant entre deux| |
|charges ponctuelles. | |
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|Enoncé de la loi | |
Dans le vide, 2 corps ponctuels A et B, de charges respectives qA et qB ,
exercent l'un sur l'autre des forces d'attraction ou de répulsion
directement opposées, dirigées suivant la droite (AB), de valeur
proportionnelle aux .............................. et inversement
proportionnelle au carré de la ....................................... qui
les sépare. Schéma et formulation mathématique : Rem 1 : la loi de Coulomb est également valable pour des corps possédant
une répartition de charges à symétrie sphérique.
Rem 2 : l'expression de cette loi, énoncée pour le vide, reste valable pour
des charges placées dans l'air.
Rem 3 : compléter les trous :
a) Si qA et qB sont de même signe, le produit qA*qB est ...... 0 et
[pic] est dirigée suivant [pic] (de ....... vers .......).
De même [pic]est dirigée suivant [pic] (de ....... vers .......). Les
deux charges se ................................
b) Si qA et qB so