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Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe x

Posté par
lop49
05-02-10 à 18:39

Bonjour,

J'aurai besoin de votre aide pour résoudre un petit exercice dont voici l'énoncé:
Deux charges Q identiques sont situées sur un axe x aux points +a et -a. On veut savoir si la grandeur du champ électrique est plus élevée au point vect(r)=(2a,0,0) ou au point vect(r)=(0,a,0).

Je ne voit pas comment m'y prendre.

Je sais que vect(E(x)) = 1/(40)*q/a² mais après, que faire ???

Merci de vos réponses
Coridalement

Posté par
lop49
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 06-02-10 à 14:38

Personne ne peut m'aider ou me donner un indice, car je planche dessus mais je n'arrive vraiment pas à comprendre comment le faire ...

Posté par
donaldos
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 06-02-10 à 16:29

Tu sais que le champ électrique créé par une charge q est donné par:

\vec{E}=\frac 1 {4\pi\epsilon_0} \frac{q}{r^3} \vec{r}

avec \vec{r} le vecteur reliant la charge au point où l'on calcule le champ.

Tu appliques cette formule aux deux charges pour déterminer le champ créé par chacune au niveau du premier point. Tu additionnes ensuite ces deux champ pour trouver le champ total.

Idem pour le deuxième point.

La seule difficulté concerne éventuellement l'expression de \vec{r}. Mais globalement ça reste une simple application de cours...

Posté par
lop49
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 06-02-10 à 17:42

Donc si j'ai bien compris on a :

->      1       Q    ->
E1 = ------ * --- * r
     40     r2

->      1       Q    ->
E2 = ------ * --- * r
     40     r2

->  ->     2       Q    ->
E1 + E2 = ------ * --- * r
           40     r2

Et ça doit être égale à 0?
Mais je ne voit pas comment remplacer r vu que l'on a un vecteur...

Posté par
donaldos
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 06-02-10 à 18:57

Non ça n'est pas du tout ça mais d'un autre côté tu n'as effectué aucun calcul. Tu es obligé de tenir compte de la position de la charge et du point où l'on calcule le champ pour déterminer \vec{r}...

Exemple pour le pour le champ électrique crée au niveau du point (2a,0,0) par la charge située en (-a,0,0).

Le vecteur reliant la charge au point est donné par \vec{r}=(2a,0,0)-(-a,0,0)=(3a,0,0)=3a\vec{e}_x.

Le champ au niveau de ce point vaut donc:

\vec{E_1}=\frac 1{4\pi\epsilon_0} \frac{Q}{(3a)^2}\vec{e}_x

Calcule de la même façon le champ \vec{E}_2 produit par l'autre charge et additionne le au précédent.

Même démarche pour le calcul du champ au point (0,a,0).

Posté par
lop49
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 06-02-10 à 19:51

Merci de ta réponse ça m'a beaucoup éclairé !

Pour (2a;0;0) :
->                                 ->          ->
E1 = 1/(40)*Q/(3a)²*ex (avec E1(-a;0;0))
->                             ->          ->
E2 = 1/(40)*Q/a²*ex (avec E2(a;0;0))
-> ->                               ->
E1+E2 = 1/(40)*7Q/a²*ex

Pour (0;a;0) :
Je ne sais pas trop comment faire car quand on va calculer vect(r) on aura x et y
->
r = (0;a;0) - (-a;0;0) = (-a;a;0)
Je met ça comment ensuite?

Posté par
donaldos
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 06-02-10 à 20:04

Ça ne change rien, tu peux toujours appliquer la même formule.

Par ailleurs, la symétrie du problème fait que le champ total ne fera apparaître qu'une composante verticale.

Posté par
lop49
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 06-02-10 à 21:08

Oui mais justement je ne voit pas comment remettre ça dans mon équation, car il y a les y en plus.

Donc pour E1 pour r² ça nous donnera r²=a²+a²=2a²
        ->    ->  ->
et pour r = -aex*aex


Désolé je suis vriament nul en physique, j'essais de rattraper

Posté par
donaldos
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 06-02-10 à 21:23

Tu as trouvé que \vec{r}=(-a,a,0)=-a\vec{e}_x+a\vec{e}_y, ce qui donne par conséquent r=a\sqrt{2}.

L'expression du champ électrique fait intervenir la quantité \frac{\vec{r}}{r^3}. On a tout ce qu'il faut, non?
  

Posté par
lop49
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 07-02-10 à 11:20

Pour (2a;0;0) :
->                                     ->    ->
E1 = 1/(40)*Q/(2a²)*(a*ex+a*ey)
->                                     ->     ->
E2 = 1/(40)*Q/(2a²)*(-a*ex+a*ey)
->   ->                                    ->
E1+E2 = 1/(40)*Q/(2a²)*2a*ey
                                                                          ->
J'ai fait ça, mais je ne pense pas que ça soit ça car je n'ai pas utilisé r/r3...

Et si c'est bon, je fait comment pour savoir le quel champ électrique est le plus grand ?

Posté par
donaldos
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 07-02-10 à 12:44

Citation :
J'ai fait ça, mais je ne pense pas que ça soit ça car je n'ai pas utilisé r/r3...


Effectivement, mais dans ce cas, pourquoi ne pas utiliser la bonne formule...

Une fois que tu as calculé l'expression du champ électrique au niveau des deux points proposés, il ne te reste plus qu'à en prendre la norme pour effectuer une comparaison.

Posté par
lop49
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 07-02-10 à 13:53

J'ai donc trouvé :

Pour (0;a;0):
-> ->                                  ->
E1+E2 = 1/(4**0) * q/a * Ey

Pour (2a;0;0):
-> ->                                     ->
E1+E2 = 1/(4**0) * 4q/3a * Ex

Posté par
donaldos
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 07-02-10 à 14:55

Premièrement, ça ne correspond pas à ce que tu avais déjà trouvé dans un message précédent et deuxièmement, les expressions ci-dessus ne sont même pas homogènes...

Essaie d'être un peu plus rigoureux car l'exercice est vraiment basique.

Lorsque tu auras correctement refait les calculs, il ne te restera plus qu'à calculer \left|\vec{E}_1+\vec{E}_2\right| pour chacun des deux points ce qui te permettra de conclure.

Posté par
lop49
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 07-02-10 à 17:30

La première fois je m'étais trompé oui.
Mais là j'ai fait et refait les calculs et je trouve toujours les mêmes résultats ...
Voici les détails :


POUR (2a;0;0) :
->                            ->         ->  ->
E1=1/(40)*q/(3a)*Ex avec r=3aEx
->                         ->        ->->
E2=1/(40)*q/a*Ex avec r=Ex
->   ->                                ->
E1+E2 = 1/(40)* 4q/(3a)+Ex


POUR (0;a;0) :
->                              -> ->          ->->  ->
E1=1/(40)*q/(2a)*(Ex+Ey) avec r=Ex+Ey
->                              -> ->            ->->  ->
E2=1/(40)*q/(2a)*(-Ex+Ey) avec r=-Ex+Ey
->   ->                           ->
E1+E2 = 1/(40)* q/a+Ex

S'il y a une erreur je ne voit pas d'où ça peut venir...

Posté par
donaldos
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 07-02-10 à 17:41

Peut-être du fait que tu es censé faire intervenir la quantité \frac{\vec{r}}{r^3} et pas autre chose?

Posté par
lop49
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 07-02-10 à 17:54

D'après ce que je comprend, la formule de E n'est pas :
->                         ->
E = 1/(40)*q/r²*r

mais que c'est :
->                         ->
E = 1/(40)*q/r3*r

C'est ce que je comprend, or dans le cours d'après mes souvenirs ça toujours était au carré

Posté par
donaldos
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 07-02-10 à 18:05

Si tu as un cours, utilise-le. Un cours est parfois plus fiable que des souvenirs...

Ce que tu as dans ton cours doit ressembler à :

\vec{E}=\frac 1 {4\pi\epsilon_0} \frac{Q}{r_2} \vec{u}

\vec{u} est un vecteur unitaire de mêmes direction et sens que le vecteur \vec{r}.

Autrement dit, on a \vec{u}=\frac{\vec{r}} r.

Posté par
lop49
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 07-02-10 à 22:43

Je ne trouve pas cette relation dans le cours vect(u)=vect(r)/r3.

Justement avec le cours je n'arrive pas à résoudre le problème.
Donc dans le champ vect(E) je doit remplacer vect(u) par ta relation?

Posté par
donaldos
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 07-02-10 à 22:54

La relation \vec{u}=\frac{\vec r}{r} est une relation générale : si on divise un vecteur par sa norme, on obtient un vecteur unitaire. C'est quelque chose que tu es censé savoir indépendamment de ce qui est écrit dans ton cours.

Posté par
lop49
re : Electrostatique - Champs électrique de 2 charges sur un axe 08-02-10 à 09:00

Ha d'accord, compris ! maintenant j'ai les bon résultat qui sont les mêmes seule un facteur 10/9 les différencie. C'est donc le deuxième (qui a le facteur) qui est le plus grand.

Merci beaucoup de ton aide précieuse !



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