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Niveau maths sup
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Electrostatique

Posté par
comonway
20-04-10 à 16:56

Bonjour à tous,

Dans un DM de physique que je dois terminer pour la rentrée, on me propose un exercice sur le potentiel de Yukawa. Voici l'énoncé:

On considère un atome d'hydrogène de noyau supposé ponctuel de charge électrique e=1.6*10^(-19) C et localisé en O. L'électron de cet atome est de charge -e répartie dans tout l'espace, avec une charge volumique (r)=0*exp(-2r/a0) où r désigne la coordonnée radiale, a0 est une constante positive et 0 une constante.

La première question est :
"Sachant que la fonction g(x)=x²exp(-x) admet pour primitive G(x)=-(x²+x+2)exp(-x)+C avec C une constante, calculer la charge électrique totale Q(R) contenue dans une sphère de centre O et de rayon R."

Déjà, je ne comprends pas bien la question : cette sphère est-elle chargé avec la distribution volumique évoquée dans l'énoncé? Si c'est le cas, j'ai alors tenté de calculer Q(R) en posant Q(R)=(r)*d où d est un petit volume de la sphère considérée. En intégrant le tout (grâce à l'aide dans la question), j'aboutis à une expression un peu "lourde", mais qui ne dépend bien que de R. Mais ensuite la 2e question me demande ceci:

"Calculer la charge totale contenue dans tout l'espace et en déduire 0."

Là je ne vois pas ce qu'on me demande de faire, puisque je ne peux pas me servir de la 1ere question, étant donné que je n'ai pas de valeur pour R, et que de toute façon je ne connais pas la valeur de 0, ni de a0...

Voilà donc l'avancement de mon travail sur cet exercice, j'espère que vous pourrez m'aider à avancer un peu

Merci d'avance !

Comonway.

Posté par
comonway
re : Electrostatique 20-04-10 à 19:13

Personne pour m'aider? Il me semblait pourtant que le potentiel de Yukawa était quelque chose d'assez classique, quelqu'un doit bien avoir vu cette notion non?

Posté par
magisterien
re : Electrostatique 20-04-10 à 21:43

Ici les questions sont mathématiques:
- oui tu dois bien calculer la charge contenue dans ta sphere de rayon R avec la densité de charge qu'on te donne (l'expression fournie est là pour te simplifier le calcul).
- ensuite, tu dois faire tendre R vers l'infinie !!

Posté par
comonway
re : Electrostatique 20-04-10 à 21:47

Mais dans la question 1 je calcule Q(R), et dans la question 2 on me demande de calculer la charge totale pour ensuite en déduire 0 ... de quelle charge totale parlent-ils?

Posté par
magisterien
re : Electrostatique 20-04-10 à 21:54

Ils te parlent, comme ils le disent, de la charge totale contenue dans tout l'espace, dans tout l'univers si tu préfères. Q(R) c'est seulement la charge contenue dans une sphère quelconque de rayon R.

De plus, dans l'énoncé tu sais que la densité de charge qu'on te donne sous la forme de Yukawa représente la répartition d'une charge de -e dans tout l'espace..

Posté par
comonway
re : Electrostatique 20-04-10 à 22:08

et donc en faisant tendre R vers l'infini, je calcule bien la charge totale contenue dans l'espace c'est ça? et je sais que cette charge vaut -e, donc j'aboutis à une égalité me permettant d'accéder à 0 j'imagine...le soucis c'est que j'ai aussi du a0, donc j'ai surement dû me tromper dans mon calcul...

Posté par
magisterien
re : Electrostatique 20-04-10 à 22:16

Oui tu as compris. J'ai pas fait le calcul mais si le résultat est que tu trouves est homogène.. "pas de problèmes"



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