Interaction électrique - TuniSchool

Loi de Coulomb - Le champ électrique
A- Essentiel à retenir
I- Loi de coulomb
q1 et q2 sont deux charges ponctuelles, placées respectivement en A et
B.
- F1/2 force électrique exercée par q1 sur q2.
- F2/1 force électrique exercée par q2 sur q1.
- (F1/2 , F2/1) est une interaction électrique, ses caractéristiques : *
droite d'action : la droite AB.
. La valeur : IIF1/2 II = IIF2/1II = ;d2)) avec k =
=9.109 usi et d=AB
II- Champ électrique créé par une charge q ponctuelle :







Direction : droite (OM).
Direction : droite (OM)
Sens : de O vers M.
Sens : de M vers O.

Valeur : II EMII =
Valeur : II EMII =



Expression vectorielle du champ électrique :
B- Exercices :
Exercice n° 1 :
I-/ Deux charges électriques ponctuelles
q1 = 2 µC et q2 = - 4 µC sont placées respectivement en deux points A(- 4,
0 ) et B( 4, 0 ) relativement à un repère orthonormé (O,i,j). les distances
sont mesurées en cm.
1- Déterminer les caractéristiques de l'interaction électrique qui
existe entre les deux charges q1 et q2.
Déterminer les caractéristiques du champ électrique créé au point O par
les deux charges q1 et q2 . Les distances sont mesurées en cm et K = 9.109
USI.
Déterminer les caractéristiques du champ électrique créé au point C(
6, 0) par les deux charges q1 et q2.
2- Préciser, en le justifiant, en quel point de la droite AB faut-il
placer une troisième charge électrique q non nulle pour qu'elle reste
immobile.
3- La charge q2= - 2µC, déterminer les caractéristiques du champ
électrique créé au point D( 0, 3) par les deux charges q1 et q2.
Exercice 2
Une tige isolante AB (AB = 20 cm ) est inclinée d'un
angle ( = 30° avec l'horizontale.
1- On fixe en A une charge q1 = - 10 nC, en B une charge q2 = 10 nC.
Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrostatique au
point C situé sur la tige AB à 5 cm de A.
2- Une petite sphère (S) portant une charge q = 30 nC, de masse m, peut
coulisser sans frottement sur la tige AB, elle s'immobilise en C.
a- Faire le bilan des forces qui s'exercent sur la sphère (S) ; les
représenter.
b- En appliquant la condition d'équilibre de la sphère, calculer la masse
m et la valeur de la réaction de la tige.
On donne IIgII = 10 N.Kg-1.
3- En maintenant la tige AB horizontalement, la sphère reste t-elle
immobile ? si non dans quel sens va-t-elle se déplacer ?
Exercice n ° 3 :
Deux charges électriques ponctuelles q1 = 2[pic] et q2 = - 2 [pic]sont
placées respectivement en deux points A et B tel que AB = 20 cm .
1°) Représenter le spectre crée par ces deux charges.
2°) a - Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique crée
par ces deux charges au point C tel que [pic] .
b - On place en C une troisième charge ponctuelle q=4[pic].
Déterminer les caractéristiques de la force électrique [pic]exercée sur
cette charge .
3° ) On supprime le charge q .
Déterminer les valeurs du champ électrique créé par les deux charges en un
point N située sur la médiatrice de AB tel que BI = 10 cm avec I=A*B .
Exercice n° 4
On place aux points A et B deux boules métalliques identiques (B1) et (B2)
supposées ponctuelles. La distance entre A et B est égale à 2a. La boule
(B1) porte la charge -q et la boule (B2) porte la charge +q ( q>0). On note
O milieu du segment [AB] et (() la médiatrice de [AB] contenue dans le
plan de la figure. Soit M un point de (() distant de h du point O.(figure
1)
1-a- Définir la ligne de champ. Représenter le spectre électrique des deux
charges placées en A et B.
b- Représenter les vecteurs champs électriques A et B créés respectivement
par B1 et B2 au point M.
c-Exprimer la valeur de A et de B en fonction de K, q, a et h. Montrer que
A =B. K=9.109 u.s.i
2- On notera M le champ électrique créé par les deux boules (B1) et (B2) au
point M.
a- Déterminer les coordonnées EMx et EMy du vecteur M dans le repère
orthonormé (M, ,) en fonction de K, q, a et h.

b- Montrer que M = - ., avec cos( =)).

c- Déduire la valeur de M au point O. On donne a=10 cm, h=17,33 cm et q=0,3
µC.

3- On veut déterminer les caractéristiques de M par construction
géométrique, pour cela on donne l'échelle suivante : 2.104 N.C-1 ) 1 cm.
a- Représenter, à l'échelle, A et B au point M puis construire M.

Déduire à partir de la construction géométrique les caractéristiques de M.
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q

Fig 1

(

a

[pic]

[pic]

[pic]

O


O

M

EM

q ( 0

M

EM

q ( 0

h

O



+q

-q

B

A

x

y

C


O

B

Fig 1

q2

q1




(





M

ED

B

A

F2/1

F1/2

q1

q2

A

A

(

C

B

EO

EC