Commit 81af9ba2 authored by Claude Meny's avatar Claude Meny

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Pipeline #18304 canceled with stage
...@@ -313,19 +313,6 @@ $`\Longrightarrow`$ **différentes distributions de charge sont étudiées** *da ...@@ -313,19 +313,6 @@ $`\Longrightarrow`$ **différentes distributions de charge sont étudiées** *da
##### Calcul de $`\overrightarrow{E}`$ avec une intégrale définie ##### Calcul de $`\overrightarrow{E}`$ avec une intégrale définie
<!------------
* Nombre de sous-espaces complémentaires à prendre en compte : 2
* sous-espace $`\mathscr{E}_{int}`$, caractérisé par $`\dens=\dens^{3D}_0`$ et tel que $`\rho\le R`$.
* sous-espace $`\mathscr{E}_{ext}`$, caractérisé par $`\dens=0`$ et tel que $`\rho \gt R`$
* L'*objectif final* est de calculer le champ électrique **$`\mathbf{\overrightarrow{E}}`$ en tout point $`\mathbf{M=(\rho_M\,\varphi_M\,z_M)}`$** de l'espace.
* **2 cas sont à prendre en compte**, selon que le point *$`M`$ est situé à l'intérieur* $`(\rho_M\le R)`$ ou *à l'extérieur* $`(\rho_M\gt R)`$ du cylindre chargé de rayon $`R`$.
**Pour tout point $`\mathbf{M=M(\rho_M\,\varphi_M\, z_M)}`$** de l'espace, la synthèse des résultats donne :
(ne pas oublier le facteur $`1\,/\,\epsilon_0`$)
----------->
<br> <br>
**$`\large\text{Pour }\mathbf{\rho_M = 0}`$** : **$`\large\text{Pour }\mathbf{\rho_M = 0}`$** :
L'étude des symétries nous a permis d'affirmer précédemment que : L'étude des symétries nous a permis d'affirmer précédemment que :
...@@ -335,8 +322,8 @@ L'étude des symétries nous a permis d'affirmer précédemment que : ...@@ -335,8 +322,8 @@ L'étude des symétries nous a permis d'affirmer précédemment que :
<br> <br>
**$`\large\text{Pour }\mathbf{0\lt \rho_M\le R}`$** : **$`\large\text{Pour }\mathbf{0\lt \rho_M\le R}`$** :
donc à l'*intérieur du cylindre chargé* mais hors axe de révolution : donc à l'*intérieur du cylindre chargé* mais hors axe de révolution :
<br>
**$`\displaystyle\mathbf{\rho_M\,E_{\rho}(\rho_M)=\int_{\rho=0}^{\rho_M}d\left(\rho\,E_{\rho}\right)}`$** * **$`\displaystyle\mathbf{\rho_M\,E_{\rho}(\rho_M)=\int_{\rho=0}^{\rho_M}d\left(\rho\,E_{\rho}\right)}`$**
<br> <br>
**$`\displaystyle\mathbf{\hspace{2.6cm}=\int_{\rho=0}^{\rho_M}\dfrac{\rho\,\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\,d\rho}`$** **$`\displaystyle\mathbf{\hspace{2.6cm}=\int_{\rho=0}^{\rho_M}\dfrac{\rho\,\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\,d\rho}`$**
<br> <br>
...@@ -344,9 +331,9 @@ $`\displaystyle\hspace{2.6cm}=\dfrac{\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\int_{\rho=0}^{\rh ...@@ -344,9 +331,9 @@ $`\displaystyle\hspace{2.6cm}=\dfrac{\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\int_{\rho=0}^{\rh
<br> <br>
$`\displaystyle\hspace{2.6cm}=\dfrac{\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\,\bigg[ \dfrac{\rho^2}{2}\bigg]_0^{\rho_M}`$ $`\displaystyle\hspace{2.6cm}=\dfrac{\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\,\bigg[ \dfrac{\rho^2}{2}\bigg]_0^{\rho_M}`$
<br> <br>
$`\rho_M\,E_{\rho}(\rho_M)\;=\dfrac{\rho_M^2\,\dens_0^{3D}}{2\epsilon_0}`$ $`\rho_M\,E_{\rho}(\rho_M)\;=\dfrac{\rho_M^2\,\dens_0^{3D}}{2\epsilon_0}`$
<br>
*$`{\rho_M}`$ étant strictement supérieur à 0*, nous obtenons *au final* : * *$`{\rho_M}`$ étant strictement supérieur à 0*, nous obtenons *au final* :
<br> <br>
$`\left.\begin{array}{l} $`\left.\begin{array}{l}
\overrightarrow{E}=E_{\rho}(\rho)\,\overrightarrow{e_{\rho}} \\ \overrightarrow{E}=E_{\rho}(\rho)\,\overrightarrow{e_{\rho}} \\
...@@ -359,8 +346,8 @@ E_{\rho}(\rho_M)=\dfrac{\rho_M\,\dens_0^{3D}}{2\epsilon_0} ...@@ -359,8 +346,8 @@ E_{\rho}(\rho_M)=\dfrac{\rho_M\,\dens_0^{3D}}{2\epsilon_0}
<br> <br>
**$`\large\text{Pour }\mathbf{\rho_M\gt R}`$** : **$`\large\text{Pour }\mathbf{\rho_M\gt R}`$** :
donc à l'*extérieur du cylindre chargé* : donc à l'*extérieur du cylindre chargé* :
<br>
**$`\displaystyle\mathbf{\rho_M\,E_{\rho}(\rho_M)=\int_{\rho=0}^{\rho_M}d\left(\rho\,E_{\rho}\right)}`$** * **$`\displaystyle\mathbf{\rho_M\,E_{\rho}(\rho_M)=\int_{\rho=0}^{\rho_M}d\left(\rho\,E_{\rho}\right)}`$**
<br> <br>
**$`\displaystyle\mathbf{\hspace{2.6cm}=\int_{\rho=0}^{\rho_M}\dfrac{\rho\,\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\,d\rho}`$** **$`\displaystyle\mathbf{\hspace{2.6cm}=\int_{\rho=0}^{\rho_M}\dfrac{\rho\,\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\,d\rho}`$**
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...@@ -369,9 +356,9 @@ $`\displaystyle\hspace{2.6cm}=\dfrac{\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\int_{\rho=0}^{R}\ ...@@ -369,9 +356,9 @@ $`\displaystyle\hspace{2.6cm}=\dfrac{\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\int_{\rho=0}^{R}\
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$`\displaystyle\hspace{2.6cm}=\dfrac{\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\,\bigg[ \dfrac{\rho^2}{2} \bigg]_0^{R}`$ $`\displaystyle\hspace{2.6cm}=\dfrac{\dens_0^{3D}}{\epsilon_0}\,\bigg[ \dfrac{\rho^2}{2} \bigg]_0^{R}`$
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$`\rho_M\,E_{\rho}(\rho_M)\;=\dfrac{R^2\,\dens_0^{3D}}{2\epsilon_0}`$ $`\rho_M\,E_{\rho}(\rho_M)\;=\dfrac{R^2\,\dens_0^{3D}}{2\epsilon_0}`$
<br>
*$`{\rho_M}`$ étant strictement supérieur à 0*, nous obtenons *au final* : * *$`{\rho_M}`$ étant strictement supérieur à 0*, nous obtenons *au final* :
<br> <br>
$`\left.\begin{array}{l} $`\left.\begin{array}{l}
\overrightarrow{E}=E_{\rho}(\rho)\,\overrightarrow{e_{\rho}} \\ \overrightarrow{E}=E_{\rho}(\rho)\,\overrightarrow{e_{\rho}} \\
...@@ -402,68 +389,75 @@ La **détermination des constantes** d'intégration peut se faire à la fin, et ...@@ -402,68 +389,75 @@ La **détermination des constantes** d'intégration peut se faire à la fin, et
<br> <br>
**$`\large\text{Pour }\mathbf{\rho \le 0}`$** : **$`\large\text{Pour }\mathbf{\rho \le 0}`$** :
*$`div\,\overrightarrow{E} =`$* **$`\,\dfrac{1}{\rho}\;\dfrac{d(\rho\, E_{\rho})}{d\rho}=`$** * *$`\mathbf{div\,\overrightarrow{E} =}`$* **$`\boldsymbol{\mathbf{\,\dfrac{1}{\rho}\;\dfrac{d(\rho\, E_{\rho})}{d\rho}}}`$**
*$`\dfrac{\dens^{3D}(\rho)}{\epsilon_0} =`$* **$`\,\dfrac{\dens^{3D}_0}{\epsilon_0}`$** *$`\boldsymbol{\mathbf{\,=\dfrac{\dens^{3D}(\rho)}{\epsilon_0}}}`$* **$`\mathbf{\,=\dfrac{\dens^{3D}_0}{\epsilon_0}}`$**
<br>
$`\Longrightarrow\quad\dfrac{d(\rho\, E_{rho})}{d\rho}=\dfrac{\dens^{3D}_0}{\epsilon_0}\;\rho `$ $`\Longrightarrow\quad\dfrac{d(\rho\, E_{rho})}{d\rho}=\dfrac{\dens^{3D}_0}{\epsilon_0}\;\rho `$
<br>
$`\Longrightarrow\quad d(\rho\, E_{rho})=\dfrac{\dens^{3D}_0}{\epsilon_0}\;\rho \;d\rho`$ $`\Longrightarrow\quad d(\rho\, E_{rho})=\dfrac{\dens^{3D}_0}{\epsilon_0}\;\rho \;d\rho`$
L'intégration indéfinie donne alors : * L'*intégration indéfinie* donne alors :
<br>
$`\displaystyle\begin{align}\boldsymbol{\mathbf{ \color{brown}{\rho\, E_{\rho}}}}&= \int d(\rho\, E_{\rho})\\ $`\displaystyle\begin{align}\boldsymbol{\mathbf{ \color{brown}{\rho\, E_{\rho}}}}&= \int d(\rho\, E_{\rho})\\
\\ \\
& = \int \dfrac{\dens^{3D}_0}{\epsilon_0}\;\rho\, d\rho \\ & = \int \dfrac{\dens^{3D}_0}{\epsilon_0}\;\rho\, d\rho \\
\\ \\
& \boldsymbol{\mathbf{ \color{brown}{= \dfrac{\dens^{3D}_0\,\rho^2}{2\,\epsilon_0} + Cste\,1}}} & \boldsymbol{\mathbf{ \color{brown}{= \dfrac{\dens^{3D}_0\,\rho^2}{2\,\epsilon_0} + Cste\,1}}}
\quad\text{(éq.1)}\end{align}`$ \quad\text{(éq.1)}\end{align}`$
<br>
*$`\mathbf{Cste\,1}`$* est une *première constante d'intégration*. *$`\mathbf{Cste\,1}`$* est une *première constante d'intégration*.
<br> <br>
**$`\large\text{Pour }\mathbf{\rho_M \gt 0}`$** : **$`\large\text{Pour }\mathbf{\rho_M \gt 0}`$** :
* *$`\mathbf{div\,\overrightarrow{E} =}`$* **$`\boldsymbol{\mathbf{\,\dfrac{1}{\rho}\;\dfrac{d(\rho\, E_{\rho})}{d\rho}}}`$** * *$`\mathbf{div\,\overrightarrow{E} =}`$* **$`\boldsymbol{\mathbf{\,\dfrac{1}{\rho}\;\dfrac{d(\rho\, E_{\rho})}{d\rho}}}`$**
*$`\boldsymbol{\mathbf{\,=\dfrac{\dens^{3D}(\rho)}{\epsilon_0}= \dfrac{0}{\epsilon_0}}}`$* **$`\,=\mathbf{0}`$** *$`\boldsymbol{\mathbf{\,=\dfrac{\dens^{3D}(\rho)}{\epsilon_0}= \dfrac{0}{\epsilon_0}}}`$* **$`\,=\mathbf{0}`$**
<br>
$`\Longrightarrow\quad \dfrac{d(\rho\,E_{\rho})}{d\rho}=0`$ $`\Longrightarrow\quad \dfrac{d(\rho\,E_{\rho})}{d\rho}=0`$
* L'intégrale indéfinie $`\displaystyle \int d(\rho\,E_{\rho})) = \int 0 \times d\rho=Cste\,2`$, * L'*intégrale indéfinie* $`\displaystyle \int d(\rho\,E_{\rho})) = \int 0 \times d\rho=Cste\,2`$,
<br>
ou (équivalent), *ou (équivalent)*,
<br>
le fait que $`\dfrac{d(\rho\,E_{\rho})}{d\rho}=0`$ implique que $`\rho\,E_{\rho})}`$ ne dépend le fait que $`\dfrac{d(\rho\,E_{\rho})}{d\rho}=0`$ implique que
pas de $`\rho`$ et est donc égale à une cosntante $`=Cste\,2`$ *$`\rho\,E_{\rho})`$ ne dépend pas de $`\rho`$* et est donc égale à une cosntante $`Cste\,2`$
<br>
donne : donne :
<br>
**$`\boldsymbol{\mathbf{\rho\, E_{rho}=Cste\,2}}\quad`$** (éq.2)} **$`\boldsymbol{\mathbf{\rho\, E_{\rho}=\dfrac{Cste\,2}{\epsilon_0}}\quad`$** (éq.2)}
<br>
* Il reste à **déterminer les constantes**. ##### Détermination des constantes d'intégration
L'étude des *symétries** de la distribution de charge a conduit à : * L'étude des **symétries** de la distribution de charge a conduit à :
<br>
$`\left.\begin{align} $`\left.\begin{align}
&\overrightarrow{E}(\rho)=E_{\rho}\overrightarrow{e_{\rho}}\\ &\overrightarrow{E}(\rho)=E_{\rho}\overrightarrow{e_{\rho}}\\
&\overrightarrow{E}(\rho=0)=\overrightarrow{0} &\overrightarrow{E}(\rho=0)=\overrightarrow{0}
\end{align} \end{align}
\right\}\Longrightarrow \boldsymbol{\mathbf{\color{brown}{E_{\rho = 0}=0}}}`$ \right\}\Longrightarrow \boldsymbol{\mathbf{\color{brown}{E_{\rho}(\rho = 0)=0}}}`$
$`\rho=0`$ appartenant au domaine de l'espace où $`\mathbf{\rho \le 0}`$
dans lequel l'équation (éq.1) est vérifiée, la *valeur de la constante $`\mathbf{Const\,1}`$*
peut être déterminée :
* *$`\boldsymbol{\rho=0}`$* appartenant au domaine de l'espace où $`\mathbf{\rho \le 0}`$
dans lequel l'équation *(éq.1) est vérifiée*, la valeur de la constante $`\mathbf{Const\,1}`$
peut être déterminée :
<br>
$`\left.\begin{align} $`\left.\begin{align}
& \dfrac{\dens^{3D}_0\,\rho^2}{2\,\epsilon_0} + Cste\,1\\ & \dfrac{\dens^{3D}_0\,\rho^2}{2\,\epsilon_0} + Cste\,1\\
& \rho = 0 & \rho = 0
\end{align} \end{align}
\right\}\Longrightarrow 0+Cste\,1=0 \Longrightarrow \mathbf{\color{blue}{Cste\,1=0}}`$ \right\}\Longrightarrow \mathbf{\color{blue}{Cste\,1=0}}`$
Enfin, par *continuité* de $`\overrightarrow{E}=E_r\,\overrightarrow{e_r}`$ et donc
continuité de $`E_r`$ dans tout l'espace, et donc en particulier *à la frontière $`\rho=R`$* :
* Enfin, par *continuité* de $`\overrightarrow{E}=E_r\,\overrightarrow{e_r}`$ et donc
continuité de $`E_r`$ dans tout l'espace, et donc en particulier *à la frontière $`\rho=R`$*,
la valeur de la constante $`\mathbf{Const\,2}`$
peut être déterminée :
<br>
$`\displaystyle\lim_{\rho\rightarrow R\\ \rho\lt R} E_{\rho}=`$
*$`\dfrac{\dens^{3D}_0\,R}{2\,\epsilon_0}`$*
$`\,=\displaystyle\lim_{\rho\rightarrow R\\ \rho\gt R} E_{\rho}`$
*$`\,=\dfrac{Cste\,2}{\epsilon_0\,R}`$*
<br>
$`\Longrightarrow \boldsymbol{\mathbf{\color{blue}{Cste\,2=\dfrac{\dens^{3D}_0\,R^2}{2\,\epsilon_0}}}}`$
......
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