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e1580285
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e1580285
authored
Dec 27, 2022
by
Claude Meny
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...ge-distributions/10.gauss-integral/10.main/textbook.fr.md
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12.temporary_ins/10.electrostatics-vacuum/40.gauss-theorem-applications/25.cylindrical-charge-distributions/10.gauss-integral/10.main/textbook.fr.md
View file @
e1580285
...
...
@@ -46,7 +46,7 @@ $`\def\PSclosed{\mathscr{S}_{\displaystyle\tiny\bigcirc}}`$
##### Définition et propriétés d'une distribution de charge à symétrie cylindrique. <!-- et repère cylindrique $`(O,\rho, \varphi, z)`$-->
<br>
Une distribution de charge à symétrie cylindrique sera ici définie comme une distribution qui possède à la fois une symétrie
Une distribution de charge
, notée $
`\dens`
$,
à symétrie cylindrique sera ici définie comme une distribution qui possède à la fois une symétrie
de révolution autour d'un axe appelé axe de révolution, et une symétrie de translation selon ce même axe de révolution.
Le système de coordonnées spatiales le mieux adapté pour décrire une telle distribution est le
...
...
@@ -55,16 +55,33 @@ L'origine $`O`$ du système de coordonnées est un point choisi sur l'axe de ré
$
`(\rho, \varphi, z)`
$ sont les coordonnées cylindriques associées à tout point de l'espace.
La base orthonormée associée pour exprimer des grandeurs vectorielles dérivant de cette distribution de charge est
la base cylindrique $
`\overrightarrow{e_{\rho}}, \overrightarrow{e_{\varphi}}, \overrightarrow{e_z})`
$.
la base cylindrique $
`
(
\overrightarrow{e_{\rho}}, \overrightarrow{e_{\varphi}}, \overrightarrow{e_z})`
$.
$
`(O,\overrightarrow{e_{\rho}}, \overrightarrow{e_{\varphi}}, \overrightarrow{e_z})`
$ est le repère orthonormé cylindrique
associé au système de coordonnées cylindriques.
associé.
Toute distribution de charge $
`\dens`
$ exprimée en coordonnées cylindriques s'écrit $
`\dens(\rho, \varphi, z)`
$.
Considérons un point $
`P`
$ quelconque de l'espace de coordonnées $
`(\rho_P,\varphi_P,z_P)`
$.
La symétrie de révolution autour de l'axe $
`Oz`
$ signifie la valeur de la densité de charge
est égale ce point $
`P`
$ et en tout point $
`M`
$ de coordonnées de type $
`(\rho_M,\varphi_M,z_M)=$`
(
\r
ho_P,
\v
arphi_P+
\D
elta
\v
arphi,z_P)
`$
où $`
\D
elta
\v
arphi
\i
n
[
0,
\,
2
\p
i
[
`$. Il n'est alors plus nécessaire d'exprimer la densité de charge $`
\d
ens
`$ en fonction de $`
\v
arphi
`$,
et nous écrirons :
$`
\r
equire{cancel}
\d
ens=
\d
ens(
\r
ho,
\x
cancel{
\v
arphi},z)=
\d
ens(
\r
ho,z)
`$.
La symétrie de translation selon l'axe $`
Oz
`$ signifie que la valeur de la densité de charge
est égale ce point $`
P
`$ et en tout point $`
M
`$ de coordonnées de type $`
(
\r
ho_M,
\v
arphi_M,z_M)=$
`(\rho_P,\varphi_P,z_P+\Delta z)`
$
\v
arphi
où $
`\Delta z\in ]-\infty,\,+\infty[`
$. La valeur de la densité de charge $
`\dens`
$ ne dépend alors plus de la coordonnée $
`z`
$
et nous écrirons :
$
`\require{cancel}\dens=\dens(\rho,\varphi,\xcancel{z})=\dens(\rho,\varphi)`
$.
Au final, l'expression d'une distribution de charge à symétrie cylindrique, lorsqu'elle s'exprime
dans un système de coordonnées cylindrique adapté (système pour lequel l'axe $
`Oz`
$ est l'axe de révolution
de la distribution de charge), ne dépend plus que de la coordonnées $
`\rho`
$.
Décrite dans ce repère cylindrique $
`(O, \rho, \varphi, z)`
$, la distribution
de charge à symétrie de révolution se caractérise par une invariance de la densité de charge
par rotation d'angle $
`\varphi`
$ quelconque. Il en résulte que la densité volumique
de charge ne dépend plus de la coordonnée $
`\varphi`
$, mais des seules coordonnées $
`\rho`
$ et $
`z`
$.
$
`\dens`
$ à symétrie cylindrique $
`\require{cancel}\Longleftrightarrow\dens\,(\rho,\xcancel{\varphi}, z) =\dens\,(\rho, z)`
$
##### Distributions volumique, surfacique et linéïque de charge
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