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Dipôle électrique dans une sphère

Posté par
Nestaty
02-11-19 à 00:31

Bonjour j'ai à faire à un exercice dont je ne sais pas par où commencer.
J 'ai une sphère de rayon R chargée en surface avec une densité de charge variable σ(θ)= σ(0)cos(θ)

1) Je dois trouver l'expression du vecteur moment dipolaire électrique contitué de deux charges +Q et -Q de distance L
2) Également déterminer les charges (+dQ) portée par la bande chargée de centre O+, de rayon r=Rsinθ et de largeur Rdθ et (-dQ) portée par la bande chargée (-) de centre O-
Si quelqu'un peut m'aiguiller , merci.

Dipôle électrique dans une sphère

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 09:52

Bonjour
Pour la 1), il s'agit sans doute de rappeler l'expression du moment dipolaire de ton cours. Soit une charge ponctuelle Q en P et une charge négative ponctuelle au point N. Par définition : le moment dipolaire est :
\vec{p}=Q \cdot\vec{NP}

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 10:03

Pour la deux : la surface élémentaire de la couronne élémentaire est :
dS=2.r.R.d
La charge de cette couronne est donc :
dQ=.dS
Je te laisse remplacer et r par leurs expressions en fonction de .
L'intégration entre 0 et /2 va te fournir la charge Q de l'hémisphère nord.
L'intégration de /2 à va te donner la charge de l'hémisphère sud. Tu devras vérifier que ces deux charges sont opposées.

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 16:19

Pour la un j'ai mis p=Q.L dans ce cas , à moins que je ne laisse sous la forme vectorielle /+Q-Q ?

Pour la 2 j'ai fait ce qu'il y a en dessous :  

Dipôle électrique dans une sphère

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 16:38

Pour 1) ton énoncé parle de vecteur.
Pour 2) ton résultat est nécessairement faux car il n'est pas homogène : une charge électrique est homogène à une densité surfacique  multipliée par l'aire d'une surface et non multipliée par une distance. Reprends pas à pas mes indications de mon précédent message. Tu vas logiquement te retrouver à prendre une primitive de :
2.sin().cos()=sin(2).

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 17:47

voilà j'ai trouvé ça en intégrant 2cosθsinθ

Dipôle électrique dans une sphère

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 18:03

Parfait !

Posté par
gbm Webmaster
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 18:05

Bonsoir,

@Nestaty : pour éviter d'alourdir les serveurs avec des images scannées, tu as deux utilitaires proposés pour écrire une formule mathématique :

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q10 - Puis-je insérer des symboles mathématiques afin de faciliter la lecture de mon message ?



Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 18:25

Excusez moi pour les images ...
Merci beaucoup! J'ai encore une petite question si tu peux m'aider...
/ En assimilant chaque bande chargée + et - avec sa charge +dq et -qd déterminer le vecteur moment dipolaire électrique dp associé aux deux bandes chargées, en déduire le vecteur moment dipolaire associé à la sphère de densité σ(θ)= σ(0)cos(θ).
Je n'ai pas vu les moments dipolaires en cours je bute donc un peu sur ces questions...

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 18:46

Edit : dois-je reprendre la formule p=q.NP avec NP le vecteur entre les deux charges +Q et -Q c'est à dire remplacer NP comme vecteur entre les deux points -Q = sigma(0) R²  * pi et +Q l'opposé

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 18:47

Si tu appliques la formule que je t'ai fournie au dipôle élémentaire, le moment dipôlaire élémentaire s'écrit :

d\overrightarrow{p}=dQ.\overrightarrow{O_{-}O_{+}}=dQ.\left[2R.\cos\left(\theta\right)\right].\overrightarrow{u_{z}}

Tu remplaces dQ par son expression déjà utilisée et tu intègres entre 0 et .

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 19:24

en remplacant sans intégrer , me suis-je trompé ?
[/smb]

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 19:26

en remplacant sans intégrer , me suis-je trompé ?
dp=4^3sin()cos() d

en remplacant le sigma j'obtiens un autre cos

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 19:26

c'est R qui est élevé au cube et non pi, désolé...

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 19:43

Oui ; après remplacement de par o.cos() :

d\overrightarrow{p}=dQ.\overrightarrow{O_{-}O_{+}}=4\pi.R^{3}.\sigma_{o}.\cos^{2}\left(\theta\right).\sin\left(\theta\right).d\theta.\overrightarrow{u_{z}}
Tu n'as plus qu'à intégrer !

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 20:24

super merci je trouve p=-4R^3(0)
concernant l'expression du champ électrique assimilé à un dipole j'ai mis
E(M)=p/2(0)r^3 selon uz
est-ce correct ?

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 21:09

Concernant le moment dipolaire :
il est conventionnellement orienté des charges - vers les charge + donc suivant Oz.
Quelles bornes d'intégrations as-tu choisies ? Manque un 3 au dénominateur.
d'où vient cette expression du vecteur champ ?

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 21:28

Merci pour la précision,
J'ai regardé sur certains forum , il passent par le potentiel dipolaire V puis avec E(M)=-gradV on déduit l'expression, mais je n'ai pas bien compris, je pense qu'il y a plus facile pour trouver l'expression du champ électrique

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 21:57

Quelle est exactement la question posée concernant le vecteur champ électrique  ?

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 22:03

quelle est l'expression du champ électrique crée par la sphère chargée assimilée à un dipole électrique ?

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 22:10

Il n'est pas précisé en quel point  ? La méthode que tu as vue sur le net n'est valide qu'à des distances de la sphère très grandes devant le rayon  R. Peux-tu fournir l'énoncé intégral  ?

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 22:25

voilà

** image supprimée **

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 02-11-19 à 23:20

A ce que je comprends, c'est la question B6 qui te pose problème. Je pense qu'il faut se limiter comme à la partie A au potentiel et au vecteur champ en M en faisant intervenir sa cote z. Si on se limite ainsi aux points sur l'axe (Oz), il n'est pas nécessaire de supposer |z| très grand devant R. Tu peux rechercher l'expression de V(M) puis écrire :

\overrightarrow{E_{(M)}}=-\overrightarrow{grad}(V_{(M)})=-\frac{dV_{(M)}}{dz}\overrightarrow{u_{z}}

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 03-11-19 à 00:28

Je trouve des formules pour le potentiel tel que :
V(M) = -q/(4..0.NM) + -q/(4..0.PM) N étant la charge - et P la charge + et un M un point aux coordonnées sphériques , est-ce utilisable ?

Posté par
Nestaty
re : Dipôle électrique dans une sphère 03-11-19 à 00:28

4pi.epsilon(o).NM*

Posté par
gbm Webmaster
re : Dipôle électrique dans une sphère 03-11-19 à 10:32

Bonjour,

@Nestaty : ton énoncé ne fait pas plusieurs pages => tu dois le recopier entièrement.

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q05 - Puis-je insérer une image dans mon message ? Comment faire ? Quelle image est autorisée ?

Posté par
vanoise
re : Dipôle électrique dans une sphère 03-11-19 à 10:56

Ton énoncé n'est pas clair mais, selon la figure 2, il est possible qu'il s'agisse seulement de trouver le potentiel et le vecteur champ en un point M de l'axe (Oz). Dans ce cas, les coordonnées sphériques sont inutiles.
Il faut être rigoureux dans les notations. L'énoncé demande de noter Q et -Q les deux charges, pas q et -q.
Puisque : p=Q.NM et que tu connais les expressions de Q et de p, tu peux facilement obtenir les cotes des points M et N sachant que le milieu du segment NM est le centre O de la sphère. Tu obtiendras alors en fonction de z, les distances MN et MP nécessaires pour exprimer le potentiel en M.



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