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Niveau maths sup
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Calcul du champ électrostatique créé par un ruban ?

Posté par
alsyia
11-04-13 à 22:10

Bonjour bonjour !

Je bloque sur un exo depuis plusieurs jours... La prof a dit qu'elle ne le corrigerait parce que c'était simple, mais je ne vois pas comment faire ! :s

Il s'agit d'un ruban chargé avec une densité uniforme .
Le ruban est dans le plan xOy, il a une largeur 2a (selon Oy) et une longueur infinie (selon Ox). Il est centré à l'origine, et le but est de calculer le champ en tout point M de l'axe Oz. M(0,0,z).

La prof nous a dit qu'il suffisait de "sommer" des fils de largeur négligeable pour obtenir le ruban. Sauf que je ne vois pas comment faire... Je veux bien calculer le champ créé par un fil au point M (et encore, c'est pas la joie, puisque le champ possède, sauf erreur de ma part, deux composantes, selon y et selon z), et après ?

Je suis dans le flou total, alors si pouviez m'éclairer sur la méthode à suivre... !


Merci d'avance !

Posté par
krinn Correcteur
re : Calcul du champ électrostatique créé par un ruban ? 12-04-13 à 10:17

bonjour,

la 1ere étape est de déterminer le champ d'un fil de longueur 2a et de densité linéique de charge
en un point M du plan médian (cf figure)

est-ce que tu connais ce champ? sinon il faut le calculer.

Calcul du champ électrostatique créé par un ruban ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Calcul du champ électrostatique créé par un ruban ? 12-04-13 à 11:05

en fait le plus simple est de prendre le champ en M d'un fil infini!

puis de considérer le ruban comme la juxtaposition de fils de longueur infinie (selon Ox) et de largeur infinitésimale dy

Posté par
PerArGal
re : Calcul du champ électrostatique créé par un ruban ? 12-04-13 à 11:31

Bonjour

La formule du champ créé par un fil infini est donné par

\overrightarrow{E}(M) = \frac{\lambda}{2 \pi \epsilon_{0} r}.\overrightarrow{u_{r}}

Si cette formule te pose problème nous la démontrerons plus tard.

En supposant que M est dans le plan x0z, le champ élementaire créé par un fil élémentaire est


\overrightarrow{dE}(M) = \overrightarrow{dE_{x}}+\overrightarrow{dE_{z}}

Du fait de la symétrie, on a biensûr

\overrightarrow{E_{x}} = {\int \overrightarrow{dE_{x}} = \overrightarrow{0}

Et  par ailleurs:

\overrightarrow{E_{z}} = {\int \frac{\lambda}{2 \pi \epsilon_{0} r}cos\theta.d\theta


A intégrer entre - Arctg\frac{a}{z}   et   + Arctg\frac{a}{z})

Posté par
PerArGal
re : Calcul du champ électrostatique créé par un ruban ? 12-04-13 à 11:33

Et tu remarque que Cos/r = z  

N'hésite pas à nous indiquer où tu "coinces", on approfondira ...

Posté par
PerArGal
re : Calcul du champ électrostatique créé par un ruban ? 12-04-13 à 11:35

@krinn

Pendant que tu répondais, je m'escrimais avec Latex ... désolé!

Posté par
krinn Correcteur
re : Calcul du champ électrostatique créé par un ruban ? 12-04-13 à 16:58

@PerArGal
y'a pas de mal.
d'autant que ma première idée n'était pas la plus simple!

Posté par
PerArGal
re : Calcul du champ électrostatique créé par un ruban ? 12-04-13 à 18:07

@krinn
Ta première idée n'est pas la plus simple uniquement si tu considères la formule du fil infini comme acquise sinon l'intégration double est nécessaire  et commencer par la largeur ne complexifie pas le problème ...
il me semble.

Posté par
alsyia
re : Calcul du champ électrostatique créé par un ruban ? 14-04-13 à 23:43

Bonsoir,

Un petit message pour vous dire que je ne vous oublie pas, mais que je suis un peu débordé (semaine pré-vacs oblige), donc je regarderai tout ça à tête reposée.

En tout cas, merci pour vos réponses !



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