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M3P2
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0f3057d5
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0f3057d5
authored
Oct 17, 2023
by
Claude Meny
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+53
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cheatsheet.fr.md
...es-stationary-electric-field/20.overview/cheatsheet.fr.md
+53
-21
No files found.
12.temporary_ins/10.electrostatics-vacuum/20.causes-stationary-electric-field/20.overview/cheatsheet.fr.md
View file @
0f3057d5
...
...
@@ -381,7 +381,7 @@ Soit au final :
##### Description
et paramétrage
##### Description
de la distribution de charges
*
Une
**spire circulaire $`\mathcal{C}`$**
de
**rayon $`R`$**
porte une
*charge électrique $`Q`$*
non nulle,
*répartie uniformément*
sur son paurtour.
...
...
@@ -391,11 +391,10 @@ et s'inscrive *dans le plan perpendiculaire à l'axe $`Oz`$*.
*
La
*spire $`\mathcal{C}`$*
, de circonférence $
`L=2\pi\,R`
$, se décompose mentalement en ses
**
éléments d'arc de longueur
<br>
$
`dl_p = R\,d\varphi
_P
`
$
**
$
`dl_p = R\,d\varphi`
$
**
<br>
situés en tout
*point $`P`$ de la spire*
de coordonnées cylindriques
*$`P = (\rho_P=R, \,\varphi_P, z_P=0)`$*
. <!--La coordonnées $
`\varphi`
$ varie continuement sur le domaine $
`[0,2\pi[`
$
pour que les éléments d'arc reconstituent tout le cercle.-->
*$`P = (\rho_P=R, \,\varphi_P, z_P=0)`$*
.
*
La
*charge totale $`Q`$*
(C) étant
*répartie uniformément*
sur le pourtour de la spire, la distribution spatiale de charge
peut être totalement décrite par une
**densité linéïque de charge $`\dens^{1D}_0`$**
de valeur
**constante**
...
...
@@ -405,7 +404,7 @@ en tout point $`P`$ de la spire, telle que :
*
Chaque
*élément d'arc $`dl_P`$*
porte la
**
charge élémentaire
<br>
$
`dq_P = \dens^{1D}_0\;dl_P = \dens^{1D}_0\,R\,d\varphi
_P
\quad`
$
**
(C)
$
`dq_P = \dens^{1D}_0\;dl_P = \dens^{1D}_0\,R\,d\varphi\quad`
$
**
(C)
*
Selon la loi de Coulomb, la charge élémentaire $
`dq_P`
$ en tout point $
`P`
$ du cercle chargé créé
*en tout point $`M`$*
de l'espace, le
**champ électrique élémentaire**
...
...
@@ -490,29 +489,62 @@ $`\boldsymbol{\mathbf{\cdot\big(-\,R\,\overrightarrow{e_{\rho}}\,+\,z_M\,\overri
**$`\boldsymbol{\mathbf{\hspace{2.3cm}=\dfrac{\dens^{1D}}{2\epsilon_0}\cdot\dfrac{R\,z_M}{d^3}}}`$**
En cours de rédaction
(à voir si ici on garde d, puis on exprime resultat total de deux façon différentes,
en remplaçant d par (R^2+z_M^2)^(1/2)
en remplaçant z_M/ d par cos alpha.
ou si on supprime ici l'utilisation de d pour ne garder que l'écriture PM)
<!---------
*Deux cas*
sont à considérer :
*
*pour $`z_M>0`$*
:
*
*pour $`z_M<0`$*
:
<br>
Le champ électrique total $
`\overrightarrow{E}_M`
$ créé en tout point $
`M`
$ de son axe par la spire chargée s'exprime alors
<br>
**$`\overrightarrow{E}_M = E_M\;\overrightarrow{e_z}`$**
<br>
avec
<br>
**$`\displaystyle E_M=\int_{\varphi = 0}^{2\pi}\dfrac{\dens^{1D}\; R}{4\pi\epsilon_0}\cdot\dfrac{1}{d^2}\,\cos(\alpha)\;d\varphi`$**
à continuer---->
#### Quel est le champ électrique créé dans tous l'espace par un disque chargé uniformément ?
*
Une
**disque $`\mathcal{D}`$**
de
**rayon $`R`$**
porte une
*charge électrique $`Q`$*
non nulle,
*répartie uniformément*
à sa surface.
*
Pour décrire la situation et réaliser les calculs, choisissons le point
**origine $`O`$**
et le système de
**
coordonnées cylindrique
$
`(\rho, \varphi, z)`
$
**
, tel que le
*disque $`\mathcal{D}`$*
soit de
*centre $`O`$*
et s'inscrive
*dans le plan perpendiculaire à l'axe $`Oz`$*
.
*
Le
*disque $`\mathcal{D}`$*
, d'aire' $
`S=\pi\,R^2`
$, se décompose mentalement en ses
**
éléments de surface d'aire'
<br>
$
`dS_p = \rho_P\,d\varphi\,d\rho`
$
**
<br>
situés en tout
*point $`P`$ du disque*
de coordonnées cylindriques
*$`P = (\rho_P, \,\varphi_P, z_P=0)`$*
.
*
La
*charge totale $`Q`$*
(C) étant
*répartie uniformément*
sur la surface du disque, la distribution spatiale de charge
peut être totalement décrite par une
**densité surfacique de charge $`\dens^{2D}_0`$**
de valeur
**constante**
en tout point $
`P`
$ de la spire, telle que :
<br>
**$`\dens^{2D}_0 = \dfrac{Q}{S} = \dfrac{Q}{\pi\,R^2}\quad`$**
(C
m
<sup>
-2
</sup>
)
*
Chaque
*élément de surface $`dl_P`$*
porte la
**charge élémentaire**
<br>
$
`dq_P = \dens^{2D}_0\;dS_P = \dens^{2D}_0\,\rho_P\,d\varphi\,d\rho\quad`
$
**
(C)
*
Selon la loi de Coulomb, la charge élémentaire $
`dq_P`
$ en tout point $
`P`
$ du disque chargé créé
*en tout point $`M`$*
de l'espace, le
**champ électrique élémentaire**
<br>
**$`\overrightarrow{dE}_{P\rightarrow M}=\dfrac{dq_P}{4\pi\epsilon_0}\cdot \dfrac{\overrightarrow{PM}}{\lVert \overrightarrow{PM}\rVert^3}\quad`$**
(V
m
<sup>
-1
</sup>
)
*
Le calcul de $
`\overrightarrow{E}_M`
$ se limitant à l'axe $
`Oz`
$, les coordonnées de tout
*point $`M`$ situé sur l'axe $`Oz`$*
s'expriment
*$`M = (\rho_M = 0, \,\varphi_M = 0, \, z_M)`$*
figure
*
**Paramétrons le problème**
avec les
*grandeurs physiques intermédiaires utiles*
figure
*
la distance $
`d=||\,\overrightarrow{PM}\,||`
$ qui intervient dans la loi de Coulomb.
*
le vecteur $
`\overrightarrow{e_d}`
$ tel que le vecteur $
`\overrightarrow{PM}`
$ s'écrive $
`\overrightarrow{PM}=d\cdot \overrightarrow{e_d}`
$
*
l'angle $
`\alpha =\widehat{OMP}`
$
#### Quel est le champ électrique créé dans tous l'espace par un disque chargé uniformément ?
<!--MAGST-500-->
#### Quel est le champ électrique créé dans tous l'espace par plan infini uniformément chargé ?
...
...
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