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Conducteurs en équilibre

Posté par
Can_diice
20-11-14 à 13:39

Bonjour

J'ai quelques petits soucis pour faire un dm d'electrostatique (je suis en L2 Physique Chimie)

Voici le sujet en pièce jointe.

J'en suis pour l'instant à la première partie.

a) J'ai trouvé deux plans de symétrie : (r,θ) et (r,φ) et un plan d'anti-symétrie : (θ,φ). J'en ai donc déduit que le champ est dirigé selon le rayon R.


b) dS = 2πR²sinθdθ (formule trouvée dans mon cours)

c) Pour la charge totale j'ai fait l'intégrale de 0 à pi de  2πR²sinθdθ*σ0cosθ et j'ai trouvé qu'elle était nulle

d) dQ/4πε0R² * cosθ et je trouve σ0/3ε0

Je suis bloquée à partir de là. Tout d'abord, comment résoudre la question e ?

Merci beaucoup

Candice

** image de l'énoncé scanné effacée **


Edit Coll : si tu veux de l'aide, merci de faire l'effort de recopier ton énoncé sur le forum     

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 14:30

Le sujet en question ne paraît pas scanné dans une qualité suffisante (par exemple pour les vecteurs dont l'angle définit ici theta.....);

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 14:37

Pour la question e, vous pourriez regarder le principe de superposition : au centre de cette sphère s'applique le champ généré par la sphère additionné au champ extérieur ....

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 14:44

Dans le sujet il est écrit que theta est défini suivant les vecteurs unitaires ex et er.


Pour la question e, je trouve que E(ext) = E0 = -0/30, est-ce la bonne réponse ?

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 14:44

Mes réponses aux questions précédentes sont-elles correctes ?

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 14:48

Et que désigne ici ex, alors ? Vous êtes certaine que l'on ne vous a pas octroyé de schéma ?  

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 14:52

(D'habitude, theta est l'angle entre ez et eR)....

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 14:55

Citation :
(θ,φ)


Bon, cela déjà ce n'est pas forcément un plan que vous devriez plutôt définir soit avec 3 points soit avec 2 vecteurs....

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 14:55

Oui, je n'ai aucun schéma !

En fait, le début de l'exercice est identique à un exercice vu en cours, c'est là que j'ai trouvé les réponses (et notamment le fait que le champ est dirigé selon le rayon)

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 14:56

Je suis d'accord, les plans de symétrie sont donc (er,eθ) et (er,eφ) et le plan d'anti-symétrie est (eθ,eφ)

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 14:58

Par exemple, tout plan perpendiculaire au plan équatorial de la sphère est ici un pan de symétrie : (e theta, e R), contenant alors E;  

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:00

Citation :
le début de l'exercice est identique à un exercice vu en cours


Bon, alors, vous avez essayé la question e ?

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:01

Dans l'exercice vu en cours, la définition de la sphère est la même sauf qu'ici =(i,er) avec i et er des vecteurs unitaires.

Au final on a trouvé un champ dirigé suivant i

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:03

Pour la question e, je trouve que E(ext) = E0 = -0/30, est-ce la bonne réponse ? Par contre je ne sais pas selon quel vecteur il est dirigé car je ne suis pas sure que le champ de la sphère soit dirigé suivant le rayon

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:04

Citation :
=(i,er) avec i et er des vecteurs unitaires


Oui, et ici, i=e z ......

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:07

Citation :
tout plan perpendiculaire au plan équatorial de la sphère est ici un plan de symétrie


Et tous les plans de ce type contenant O, ont (Oz) comme intersection .... Le champ est ainsi dirigé selon uz....

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:09

Au centre, avec le principe de superposition, E totale (O) = E(O) + E0, et l'énoncé vous demande de faire en sorte que E totale (O); E0 = -0/30;

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:09

Vous avez répondu à la question f?

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:19

Je ne comprends pas pourquoi ici i = ez, comment est-il placé ?

Pourquoi dites vous que tout plan perpendiculaire au plan équatorial de la sphère est ici un plan de symétrie ? (er,eφ) n'est pas perpendiculaire au plan équatorial de la sphère et pourtant c'est un plan de symétrie... Du coup je ne comprends pas pourquoi le champ est dirigé selon ez.

De plus, dans l'énoncé on nous dit que le champ extérieur est dirigé suivant ex, pourquoi ?

Pour la f, il faut utiliser le fait que E = -gradV mais comme je ne sais pas si le champ est dirigé suivant r ou suivant teta, je suis bloquée...

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:20

Vous pourriez indiquer les coordonnées de ez en fonction de e R et e ....

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:24

ez = ercos ?

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:25

Citation :
Je ne comprends pas pourquoi ici i = ez, comment est-il placé


est l'angle entre i et eR dans le cours, et dans le sujet celui entre ez et eR; dans la masure où ces vecteurs sont unitaires, il y a sérieusement matière à supposer que i= ez;

Citation :
Pourquoi dites vous que tout plan perpendiculaire au plan équatorial de la sphère est ici un plan de symétrie ?

Vous n'avez qu'à faire un schéma, et vous apercevoir tout plan passant par O, perpendiculaire au plan équatorial de la sphère est ici un plan de symétrie ....

Citation :
(er,eφ) n'est pas perpendiculaire au plan équatorial de la sphère et pourtant c'est un plan de symétrie

D'abord, cela vous ne faites que l'affirmer, et ensuite ce n'est pas parce que tout plan décrit plus haut est un plan de symétrie que ce sont les seuls plans de symétrie ....

Citation :
E = -gradV mais comme je ne sais pas si le champ est dirigé suivant r ou suivant teta


E(ext) est dirigé selon ez; Par conséquent,
Citation :
Vous pourriez indiquer les coordonnées de ez en fonction de e R et e ....
...

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:26

Attention, il s'agît de vecteurs; VOUS DEVRIEZ FAIRE UN SCHEMA......

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:28

ez = cos   e R - sin e .....

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:29

Citation :
est l'angle entre i et eR dans le cours, et dans le sujet celui entre ez et eR; dans la masure où ces vecteurs sont unitaires, il y a sérieusement matière à supposer que i= ez;


Dans l'énoncé c'est indique que c'est l'angle entre ex et er...


Citation :
Vous n'avez qu'à faire un schéma, et vous apercevoir tout plan passant par O, perpendiculaire au plan équatorial de la sphère est ici un plan de symétrie ....


Je ne suis pas d'accord car toute la partie droite de la sphère est chargée + alors que la partie gauche est chargée -

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:30

(l'angle séparant e z et e theta est theta + pi /2; par conséquent, e z scalaire e theta= 1*1* cos(theta + pi/2)= -sin(theta)....);

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:31

Citation :
Dans l'énoncé c'est indique que c'est l'angle entre ex et er...


L'image postée indique l'angle entre e z et e R; Ainsi, c'est bien la partie haute qui est chargée positivement et la partie basse qui est chargée négativement....

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:34

La qualité de l'image est mauvaise mais je peux vous assurer que sur mon énoncé il est écrit =(ex;er)

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:38

Alors, E ext aussi.... Dans ce cas, i = e x, mais, franchement, les coordonnes sphériques sont rarement définies de cette façon ....

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:38

** lien vers l'énoncé effacé **


Edit Coll : si tu veux de l'aide, merci de faire l'effort de recopier ton énoncé sur le forum     

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:40

(il serait plutôt agréable que vous scanniez ledit sujet).....

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:41

Du coup, comment puis je utiliser les symétries pour déterminer la direction du champ ?

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:43

Il s'agit du sujet que j'ai posté dans mon premier message...

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:43

De la même façon .... Au fait, ce ne serait pas vous sur Futura, où l'on vous aurait d'ailleurs, répondu, quelque chose de similaire... Et, en zoomant vraiment, c'est e z... Vous devriez scanner ce sujet ....

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:44

Citation :
Il s'agit du sujet que j'ai posté dans mon premier message...


Alors vous pourriez l'héberger ailleurs et indiquer ici le lien .....

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:46

** lien vers l'énoncé effacé **


Edit Coll : si tu veux de l'aide, merci de faire l'effort de recopier ton énoncé sur le forum     

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:48

C'est déjà de meilleure qualité .... Alors, avant d'avancer dans l'exercice il semble nécessaire de faire un schéma, où avec le paramétrage de l'énoncé, vous pourriez placé pour tout point, theta, phi, et les vecteurs ....

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:50

Par exemple, à quoi ressemblent les coordonnées sphériques dans votre cours ?

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:54

Vous pourriez reprendre ce schéma en y remplaçant e z par e x, e x par e y et e y par e z (pour garder un repère direct ...) ; Cela vous permettrait ensuite de reprendre les calculs précédents (dans ce paramétrage aussi, ez = cos   e R - sin e .....);

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:55

Dans mon cours

r est la distance entre l'origine et le point M.
est l'angle entre ez et OM. (colatitude)
est l'angle entre ex et OM. (longitude)

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:58

Ce dont il était question tout à l'heure; Mais si l'énoncé ne vous indique pas de schéma, vous pourriez placer e x e y et e z  pour qu'ils soient en repère direct, certes, mais où vous voulez sur le schéma; Donc, on peut envisager le paramétrage du post précédent, reprendre les calculs avec e x et non e z voire même passer à la question f, hein .....

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 15:58

Ah moins qu'un correcteur du forum ait une meilleure idée, bien entendu ....

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 16:06

Je viens de refaire le schéma comme vous me l'avez indiqué. Est ce que j'ai raison en disant que la partie droite de la sphère est chargée + et la partie droite - ?

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 16:07

Droite et gauche définies par rapport à quel axe ? qu'est ce qui y est dirigé vers le haut ?

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 16:08

x est l'axe dirigé vers le haut, z vers la gauche. Quand z positif c'est +, - si z négatif ?

Posté par
Can_diice
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 16:09

z vers la droite pardon !

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 16:14

Je persiste sur le fait que avec x vers le haut, tout plan perpendiculaire au plan équatorial passant par O est un plan de sysmétrie puisque cos(theta)=cos(-theta).....

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 16:16

Lorsque theta est dans [Pi/2, 3Pi/2] (partie basse de la sphère), cos(theta) est négatif, et lorsque theta est dans la partie haute de la sphère, cos(theta) est positif ....

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 16:17

Le plan équatorial y est alors un plan d'anti-symétrie contenant O, et alors E est dirigé orthogonalement à ce plan, soit selon e x.....

Posté par
REMY_K
re : Conducteurs en équilibre 20-11-14 à 16:17

(Anciennement, e z ....);

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