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deux sphères de même rayons chargées en volume

Posté par
juline17
08-12-22 à 17:28

Bonjour,
je suis coincée sur un exercice pour un devoir maison d'électromagnétisme et je voulais savoir si quelqu'un a des pistes.

Enoncé :


Deux sphères de même rayon R sont uniformément chargées en volume. La
première porte une densité de charge -rho, et la deuxième, une densité de charge
+rho. Leurs centres O et O' sont aux abscisses 0 et +a sur l'axe Oz, avec a << R.
Montrer que l'on peut considérer que le système ainsi formé
constitue approximativement une couche sphérique chargée en
surface, la densité de charge électrique en un point M étant alors
donnée par σ=σ0cos(θ), où θ est l'angle que fait le vecteur avec
le vecteur unitaire k de l'axe Oz, et σ0 une constante qu'on
exprimera en fonction des données.


Pour l'instant je n'ai pas vraiment de piste. J'ai essayé en montrant que le champ électrique au point M crée par les deux boules est équivalent à celui crée par une sphère chargée en surface. Mais cela n'a pas l'air d'aboutir.

Merci d'avance à ceux qui aideront.

Posté par
vanoise
re : deux sphères de même rayons chargées en volume 08-12-22 à 18:42

Bonsoir
Commence par faire un schéma propre. On peut remarquer que la densité volumique de charge est nulle dans tout le volume correspondant à l'intersection des deux sphères ; elle vaut dans l'espace à l'intérieur de la sphère de droite et à l'extérieur de la sphère de gauche ; elle vaut - dans l'espace à l'intérieur de la sphère de gauche et à l'extérieur de la sphère de droite.
Trace une droite inclinée de par rapport à l'axe (O,z). Son intersection avec la sphère de gauche est M. Imagine maintenant le volume élémentaire d d'un cylindre élémentaire de base d'aire dS autour de M et de hauteur "e" où e est la distance entre les intersections des deux sphères avec la droite (OM). La charge Q de ce volume élémentaire vaut :
Q=.d=.e.dS
Puisque l'épaisseur "e" est très faible, il est possible d'assimiler la distribution à une distribution surfacique telle que :
Q=.dS
ce qui conduit à :
=.e
Reste à exprimer "e" en fonction de "a" et de ...
Je te laisse réfléchir, proposer une solution et poser des questions complémentaires si tu le juges utile.



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