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...@@ -179,20 +179,13 @@ P_2\,(M, \overrightarrow{e_{\varphi}}, \overrightarrow{e_{\rho}})\; \text{plan d ...@@ -179,20 +179,13 @@ P_2\,(M, \overrightarrow{e_{\varphi}}, \overrightarrow{e_{\rho}})\; \text{plan d
Téléversé dès que c'est prêt. Téléversé dès que c'est prêt.
#### Quelle surface de Gauss $`\mathbf{\mathcal{S}_G}`$ choisir ? #### Quelle surface de Gauss $`\mathbf{S_G}`$ choisir ?
#### Quelle surface de Gauss ![](https://latex.m3p2.com/render?input=latex&output=svg&foreground=%23000000&foreground_alpha=255&background=%23ffffff&background_alpha=0&source=%5Cmathbf%7B%5Cmathcal%7BS_G%7D%7D&width=800) choisir ?
#### Quelle surface de Gauss ![](https://latex.m3p2.com/render?input=latex&output=mathml&foreground=%23000000&foreground_alpha=255&background=%23ffffff&background_alpha=0&source=%5Cmathbf%7B%5Cmathcal%7BS_G%7D%7D&width=800) choisir ? * La **surface de Gauss $`\mathbf{S_G}`$** doit :
#### Quelle surface de Gauss ![](https://latex.m3p2.com/render?input=latex&output=png&foreground=%23000000&foreground_alpha=255&background=%23ffffff&background_alpha=0&source=%5Cmathbf%7B%5Cmathcal%7BS_G%7D%7D&width=800) choisir ?
* La **surface de Gauss $`\mathbf{\mathcal{S}_G}`$** doit :
* être une *surface fermée*. * être une *surface fermée*.
* *contenir le point $`M`$* quelconque. * *contenir le point $`M`$* quelconque.
* permettre un *calcul simple de $`\displaystyle\oiint_{\mathcal{S}_G} \overrightarrow{E}\cdot \overrightarrow{dS}`$*. * permettre un *calcul simple de $`\displaystyle\oiint_{S_G} \overrightarrow{E}\cdot \overrightarrow{dS}`$*.
* Que savons-nous ?<br> * Que savons-nous ?<br>
Les invariances et symétries $`\Longrightarrow`$*$`\;\overrightarrow{E}=E_{\rho}(\rho)\,\overrightarrow{e_{\rho}}`$* Les invariances et symétries $`\Longrightarrow`$*$`\;\overrightarrow{E}=E_{\rho}(\rho)\,\overrightarrow{e_{\rho}}`$*
...@@ -201,31 +194,31 @@ Téléversé dès que c'est prêt. ...@@ -201,31 +194,31 @@ Téléversé dès que c'est prêt.
![](electrostatics-gauss-cylindrical-charge-distribution-3-v4_L1200.gif) ![](electrostatics-gauss-cylindrical-charge-distribution-3-v4_L1200.gif)
_figure temporaire à réviser : corriger_ $`\vec{e_r}`$ _en_ $`\vec{e_{\rho}}`$. _figure temporaire à réviser : corriger_ $`\vec{e_r}`$ _en_ $`\vec{e_{\rho}}`$.
* *Choix de $`\mathbf{\mathcal{S}_G}`$* : **cylindre**, * *Choix de $`\mathbf{S_G}`$* : **cylindre**,
* d'**axe $`Oz`$**. * d'**axe $`Oz`$**.
* de **rayon $`\rho_M`$**, coordonnées du point $`M`$ considéré. * de **rayon $`\rho_M`$**, coordonnées du point $`M`$ considéré.
* de **hauteur $`h`$**. * de **hauteur $`h`$**.
#### Que vaut le flux de $`\overrightarrow{E}`$ à travers $`\mathbf{\mathcal{S}_G}`$ ? #### Que vaut le flux de $`\overrightarrow{E}`$ à travers $`\mathbf{S_G}`$ ?
* $`\mathbf{\mathcal{S}_G}`$ surface fermée se décompose en **$`\mathbf{\mathcal{S}_G=\mathcal{S}_{dis1}+\mathcal{S}_{lat}+\mathcal{S}_{dis2}}`$** avec : * $`\mathbf{S_G}`$ surface fermée se décompose en **$`\mathbf{S_G=S_{dis1}+S_{lat}+S_{dis2}}`$** avec :
* **$`\mathbf{\mathcal{S}_{dis1}}`$** : *disque supérieur* d'élément vectoriel de surface **$`\mathbf{\overrightarrow{dS}=+\rho\,d\varphi\,d\rho\,\overrightarrow{e_z}}`$**, $`\rho`$ variant de $`0`$ à $`\rho_M`$ pour couvrir la surface du disque. * **$`\mathbf{S_{dis1}}`$** : *disque supérieur* d'élément vectoriel de surface **$`\mathbf{\overrightarrow{dS}=+\rho\,d\varphi\,d\rho\,\overrightarrow{e_z}}`$**, $`\rho`$ variant de $`0`$ à $`\rho_M`$ pour couvrir la surface du disque.
$`\Longrightarrow \overrightarrow{dS}\perp\overrightarrow{E}`$ $`\Longrightarrow \overrightarrow{dS}\perp\overrightarrow{E}`$
* **$`\mathbf{\mathcal{S}_{lat}}`$** : *surface latérale* tel que **$`\mathbf{\overrightarrow{dS}=+\rho_M\,d\varphi\,dz\,\overrightarrow{e_{\rho}}}`$**, tous les $` \overrightarrow{dS}`$ étant ici situés à la même distance $`\rho=\rho_M`$ de l'axe de révolution du cylindre. * **$`\mathbf{S_{lat}}`$** : *surface latérale* tel que **$`\mathbf{\overrightarrow{dS}=+\rho_M\,d\varphi\,dz\,\overrightarrow{e_{\rho}}}`$**, tous les $` \overrightarrow{dS}`$ étant ici situés à la même distance $`\rho=\rho_M`$ de l'axe de révolution du cylindre.
$`\Longrightarrow \overrightarrow{dS}\parallel\overrightarrow{E}`$ $`\Longrightarrow \overrightarrow{dS}\parallel\overrightarrow{E}`$
* **$`\mathbf{\mathcal{S}_{dis2}}`$** : *disque inférieur* tel que **$`\mathbf{\overrightarrow{dS}=-\rho\,d\varphi\,d\rho\,\overrightarrow{e_z}}`$**, $`\rho`$ variant de $`0`$ à $`\rho_M`$ pour couvrir la surface du disque. * **$`\mathbf{S_{dis2}}`$** : *disque inférieur* tel que **$`\mathbf{\overrightarrow{dS}=-\rho\,d\varphi\,d\rho\,\overrightarrow{e_z}}`$**, $`\rho`$ variant de $`0`$ à $`\rho_M`$ pour couvrir la surface du disque.
$`\Longrightarrow \overrightarrow{dS}\perp\overrightarrow{E}`$ $`\Longrightarrow \overrightarrow{dS}\perp\overrightarrow{E}`$
* **$`\mathbf{\oiint_{\mathcal{S}_G}\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}}`$** * **$`\mathbf{\oiint_{S_G}\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}}`$**
$`\displaystyle\quad=\iint_{\mathcal{S}_{dis1}}\underbrace{\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}}_{=\;0}+\iint_{\mathcal{S}_{lat}}\underbrace{\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}}_{=\;E\cdot dS}`$ $`\displaystyle\quad=\iint_{S_{dis1}}\underbrace{\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}}_{=\;0}+\iint_{S_{lat}}\underbrace{\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}}_{=\;E\cdot dS}`$
$`\,+\iint_{\mathcal{S}_{dis1}}\underbrace{\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}}_{=\;0}`$ $`\,+\iint_{S_{dis1}}\underbrace{\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}}_{=\;0}`$
$`\displaystyle\quad=0 + \iint_{\mathcal{S}_{lat}} E\cdot dS + 0`$ $`\displaystyle\quad=0 + \iint_{S_{lat}} E\cdot dS + 0`$
$`\displaystyle\quad=\iint_{\mathcal{S}_{lat}} \underbrace{E_{\rho}(\rho)}_{=\; E} \cdot \rho_M\,d\varphi\,dz`$ $`\displaystyle\quad=\iint_{S_{lat}} \underbrace{E_{\rho}(\rho)}_{=\; E} \cdot \rho_M\,d\varphi\,dz`$
$`\displaystyle\quad= E \iint_{\mathcal{S}_{lat}} \rho_M\,d\varphi\,dz`$ $`\displaystyle\quad= E \iint_{S_{lat}} \rho_M\,d\varphi\,dz`$
**$`\mathbf{\quad\quad\;\,= 2\pi \rho_M\,h\, E}`$** **$`\mathbf{\quad\quad\;\,= 2\pi \rho_M\,h\, E}`$**
...@@ -233,7 +226,7 @@ $`\displaystyle\quad= E \iint_{\mathcal{S}_{lat}} \rho_M\,d\varphi\,dz`$ ...@@ -233,7 +226,7 @@ $`\displaystyle\quad= E \iint_{\mathcal{S}_{lat}} \rho_M\,d\varphi\,dz`$
* **Les résultats précédents** * **Les résultats précédents**
* $`\overrightarrow{E}(\rho, \varphi, z)=E(\rho)\,\overrightarrow{e_{\rho}}`$ * $`\overrightarrow{E}(\rho, \varphi, z)=E(\rho)\,\overrightarrow{e_{\rho}}`$
* $`\Phi_E^{\mathcal{S}_G}= 2\pi \rho_M\,h\, E`$ , avec $`\Phi_E`$ le flux de $`\overrightarrow{E}`$ à travers $`{\mathcal{S}_G}`$ * $`\Phi_E^{\mathcal{S}_G}= 2\pi \rho_M\,h\, E`$ , avec $`\Phi_E`$ le flux de $`\overrightarrow{E}`$ à travers $`{S_G}`$
sont *commun à toutes les distributions* de charges à symétrie cylindrique invariantes par translation selon $`Oz`$. sont *commun à toutes les distributions* de charges à symétrie cylindrique invariantes par translation selon $`Oz`$.
...@@ -245,7 +238,7 @@ $`\Longrightarrow`$ *différentes distributions de charges sont étudiées* dans ...@@ -245,7 +238,7 @@ $`\Longrightarrow`$ *différentes distributions de charges sont étudiées* dans
* $`Q_{int}`$ est la **charge contenue à l'intérieur de $`\mathbf{\mathcal{S}_G}`$**. * $`Q_{int}`$ est la **charge contenue à l'intérieur de $`\mathbf{\mathcal{S}_G}`$**.
* **$`\displaystyle\mathbf{Q_{int}=\iiint_{\Ltau_G \rightarrow\mathcal{S}_G} \dens\; d\tau}`$**, avec : * **$`\displaystyle\mathbf{Q_{int}=\iiint_{\Ltau_G \rightarrow S_G} \dens\; d\tau}`$**, avec :
* **$`\mathbf{\tau_G}`$** *volume intérieur* à $`\mathbf{\mathcal{S}_G}`$. * **$`\mathbf{\tau_G}`$** *volume intérieur* à $`\mathbf{\mathcal{S}_G}`$.
* **$`\mathbf{d\tau}`$** est l'*élément de volume*. * **$`\mathbf{d\tau}`$** est l'*élément de volume*.
...@@ -255,7 +248,7 @@ $`\Longrightarrow`$ *différentes distributions de charges sont étudiées* dans ...@@ -255,7 +248,7 @@ $`\Longrightarrow`$ *différentes distributions de charges sont étudiées* dans
* L'**égalité entre les deux termes** du théorème de Gauss *donne la composante $`E`$* du champ $`\overrightarrow{E}=E\;\overrightarrow{e_{\rho}}`$ en tout point de l'espace : * L'**égalité entre les deux termes** du théorème de Gauss *donne la composante $`E`$* du champ $`\overrightarrow{E}=E\;\overrightarrow{e_{\rho}}`$ en tout point de l'espace :
<br> <br>
$`\oiint_{\mathcal{S}_G}\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}`$ $`\oiint_{S_G}\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}`$
**$`\mathbf{=\dfrac{1}{\epsilon_0}}`$** *$`\,Q_{int}`$* **$`\quad\Longrightarrow\mathbf{\text{ expression de }E}`$**. **$`\mathbf{=\dfrac{1}{\epsilon_0}}`$** *$`\,Q_{int}`$* **$`\quad\Longrightarrow\mathbf{\text{ expression de }E}`$**.
<br> <br>
Ne pas oublier le terme $`\dfrac{1}{\epsilon_0}`$. Ne pas oublier le terme $`\dfrac{1}{\epsilon_0}`$.
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