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Niveau école ingénieur
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Densité de charge le long d'une barre

Posté par
Welss05
08-03-15 à 18:40

Bonjour !

Je (re)découvre l'électricité (et les intégrales aussi d'ailleurs) après une petite année d'inactivité. J'essayais donc de me rafraîchir la mémoire jusqu'à ce que je tombe sur un exercice assez compliqué ... pour moi du moins

Voici la démonstration :

E= \frac{1}{4\pi \varepsilon }  \int\frac{dq}{r^{2}} Donc là, le "r" représente la distance du point x au point R.

E= \frac{\lambda }{4\pi \varepsilon }  \int_{R-L}^{R}\frac{dr}{r^{2}} Ensuite on passe à ça ! Je sais que dq=Lamda*L, mais pourquoi "r" alors ? Ca n'a pas de sens je trouve ...

E= \frac{\lambda }{4\pi \varepsilon }  \begin{bmatrix}
 \\ \frac{-1}{r}
 \\ \end{bmatrix}_{R-L}^{R} Là c'est pire, on intègre  comme si la variable au dénominateur et numérateur était la meme !

Une petite explication s'il vous plait ? Je suis censé connaitre ça pour demain, histoire de ne pas être trop retardé par rapport aux autres

Posté par
krinn Correcteur
re : Densité de charge le long d'une barre 08-03-15 à 20:12

bonsoir,

la formule dq = dl est une formule générale

ça ne veut pas dire que l'élement de longueur sera tjs noté dl
ça peut très bien être dx, dr, ds,... en fonction du paramétrage de la courbe qu'on définit

d'autre part -1/r est bien une primitive de 1/r2

Posté par
Welss05
re : Densité de charge le long d'une barre 08-03-15 à 22:01

Mais le "dr" du numérateur n'est pas le meme que celui du dénominateur ! Enfin on ne parle pas de la meme chose, non ?
Le "dr" au numérateur vient de dq=lamda*dr, donc c'est la longueur de la barre.
Alors que le "r" au numérateur est la distance qui sépare le point x du point R.

Dooonc pour être correcte on aurait du faire l'intégrale  de 1/r^(2) en fonction de dl ! Et la variable "l" n'existe pas dans l'intégrale ...

Non ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Densité de charge le long d'une barre 08-03-15 à 22:14

il me faudrait l'énoncé ou au moins un schéma précisant ce qu'est dr, x, R etc.

Posté par
Welss05
re : Densité de charge le long d'une barre 08-03-15 à 22:23

Oups, je pensais que je l'avais poster !

Voila :

Densité de charge le long d\'une barre

Posté par
krinn Correcteur
re : Densité de charge le long d'une barre 08-03-15 à 23:02

ok, je vois.

ici dl = dr puisque la droite (XR) et le fil rectiligne (la barre) sont confondus.
c'est le même axe où les points sont repérés par la coordonnée r et où l'élément de longueur vaut donc dr

Posté par
Welss05
re : Densité de charge le long d'une barre 08-03-15 à 23:14

Je ne comprend pas ... "l" est différent de "r", mais pourquoi dl serait égale à dr ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Densité de charge le long d'une barre 08-03-15 à 23:51

dans la formule générale dq = dl
dl représente un élément de longueur infinitésimal du fil

ici le fil est rectiligne et est apparemment défini sur un axe (O,r) (cf dessin) donc l'élément de longueur est dr par définition
dl n'a pas de sens dans cet exo.
ici le dl de la formule générale se note dr

et dans une autre situation ce sera ds ou dx (tout dépend de la façon de paramétrer la courbe formée par le fil)

Densité de charge le long d\'une barre

Posté par
Welss05
re : Densité de charge le long d'une barre 09-03-15 à 00:04

Désolé mais je ne comprend toujours pas

Q = Lambda * L     où Q est la charge pour une longueur L.
dQ = Lambda * dl   où dQ est la charge pour une longueur dl.
Donc une tige de longueur L peut être divisé en plusieurs petite partie dl qui ont une charge élémentaire dQ.

\int \frac{dl}{r^{2}}

Si r est la distance (grande) qui sépare une charge élémentaire d'un point R, comment peut-t-on associé dr à dl si dl n'est qu'une petite partie de la TIGE ? Je ne comprends vraiment pas ! Et que représente dr ? Je suppose que c'est une petite partie de la distance qui sépare une charge élémentaire du point R ...
Enfin, c'est flou

Posté par
krinn Correcteur
re : Densité de charge le long d'une barre 09-03-15 à 00:37

je ne sais pas comment te le dire: dl est une NOTATION très générale, ça représente l'élement de longueur infinitésimal (en X sur le dessin)

et ici ça correspond à dr avec le paramétrage retenu (cf mail précédent)
donc
dq = dr
et si tu intègre de R-L à R tu retrouves bien Q = Lambda * L



dans la formule du champ él. tu as deux choses totalement distinctes:

dq = dl qui ici s'écrit dr

et la distance séparant R et X (avec tes notations)

ici il se trouve que cette distance vaut r puisque tu cherches le champ en R sur ton dessin (càd en O sur le mien) mais ça n'a rien à voir avec le calcul de dq

Posté par
Welss05
re : Densité de charge le long d'une barre 09-03-15 à 00:39

"c'est le même axe où les points sont repérés par la coordonnée r et où l'élément de longueur vaut donc dr"

Je pense avoir compris ! Lorsque vous dites l'élément de longueur c'est à dire la plus petite "unité" de longueur possible ? Et vu qu'ils sont parralèlle nous pouvons dire que dx=dr.
Enfin, parce qu'ils sont sur la même ligne ou parce qu'ils sont parallèle ?

Donc imaginons plusieurs droites parallèle, (a,b,c,d,...), on peut alors dire que da=db=dc=...

C'est bien ça ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Densité de charge le long d'une barre 09-03-15 à 00:55

Citation :
Lorsque vous dites l'élément de longueur c'est à dire la plus petite "unité" de longueur possible ?

c'est plutôt l'élément infinitésimal de longueur (qu'on note par ex. dl dr dx ...)
ce n'est pas une unité de longueur puisque c'est arbitrairement petit

ici il n'y a qu'un axe (1 seule ligne, 1 seule dimension) donc une seule coordonnée (r)
donc pour calculer dq l'élément (infinitésimal) de longueur en X est dr

lis aussi mon mail précédent car nos mails se sont croisés je crois.

Posté par
Welss05
re : Densité de charge le long d'une barre 09-03-15 à 01:27

Citation :
ici il n'y a qu'un axe (1 seule ligne, 1 seule dimension) donc une seule coordonnée (r)
donc pour calculer dq l'élément (infinitésimal) de longueur en X est dr  


Si j'ai bien compris, l'élément infinitésimal est par rapport à un axe ? Donc l'élément infinitésimale d'un axe x sera égale à l'élément infinitésimal de toute droite parallèle à cette axe ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Densité de charge le long d'une barre 09-03-15 à 07:33

pas vraiment; tu considères que le fil est la juxtaposition d'éléments de longueur infinitésimale notée dl

et dl s'exprime en fonction de la géométrie du problème et du paramétrage de la courbe.

ici le fil est rectiligne et repéré sur un axe (O,r) sur mon dessin, donc dl c'est dr
si on avait appelé l'axe (O,x) dl deviendrait dx

si le fil était un cercle on aurait dl = R d en paramétrant le cercle en polaires (r,)
si la forme était quelconque on prendrait dl = ds (abscisse curviligne)

etc.



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