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Energie potentielle électrostatique
Bonjour/Bonsoir tout le monde
Je suis bloqué à la deuxième question de cet exercice . Pouvez vous m'aider s'il vous plaît ?
Exercice
L'expérience schématisée ci-dessous est réalisée dans un espace muni d'un repère orthonormé
(O,
,
).
La boule de charge q et de masse m = 0,5 g est fixée à l'extrémité libre d'un fil nylon de longueur l =10 cm. A l'équilibre stable, le fil reste vertical et la boule est en O. ,
Les plaques métalliques A et B, séparées d'une distance d portent les potentiels électriques VA et VB tels que VA = -VB = -300 V.
A l'équilibre instable, le fil s'écarte d'un angle 
= 30° et la boule reste au point M.
On donne : g= 10 N/kg
1. Donner les caractéristiques du champ électrostatique E qui règne entre les plaques A et B.
2. Exprimer la valeur de la charge q en fonction de m, a, d, UAB et g.
Calculer sa valeur.
3. Exprimer l'énergie potentielle électrostatique Ep(0) que possède la boule en O en fonction de q, E, VA et d.
Calculer sa valeur.
4.
4.1. Exprimer les coordonnées du point M en fonction de l et .
. 4.2. Exprimer la tension U indiquée sur le schéma en fonction de d, , l et UAB.
Calculer sa valeur.
4.3. Calculer la variation de l'énergie potentielle de pesanteur et celle de l'énergie potentielle électrostatique de la boule lorsqu'elle passe de O à M.
Les caractéristiques de E sont
Direction : horizontale
Sens : de la gauche vers la droite
Norme : E = 5×103 V/m
Pour la 2e question je ne sais pas par quelle relation je pourrais exprimer q .
Merci d'avance
Salut Sid.
Les caractéristiques de E sont
Direction : horizontale
Sens : de la gauche vers la droite
Norme : E = 5×103 V/m
L'énoncé donne VA = - VB = -300 V
soit donc VA = - 300 V et VB = 300 V
VA - VB = -300 - 300 = - 600 V
Comme VA - VB < 0, le vecteur champ, dirigé dans le sens des potentiels décroissants, va de B vers A.
Tu vas pouvoir en déduire, sans calcul, le signe de la charge du pendule.
Pour la seconde question, fais le bilan des forces qui s'appliquent à la boule et applique la 1° loi de Newton.
Une dernière remarque à propos de l'énoncé...
A l'équilibre instable, le fil s'écarte d'un angle = 30° et la boule reste au point M.
A toi pour la suite.
Ok
Si dans le cas on avait VA-VB > 0 alors E irait-il de A vers B ?
La charge et le potentiel est-ce la même chose ?
Le pendule est de charge négative.
Si on avait VA-VB > 0 alors E irait-il de A vers B ?
La charge et le potentiel est-ce la même chose ?
Ici, la charge électrique est une caractéristique de la boule du pendule alors que le potentiel électrique est une caractéristique propre à chacun des points de l'espace où règne le champ électrique.
Ok Merci picard
J'ai trouvé q = -5,8 × 10-7 C . Après je vais mettre l' expression je ne suis pas sur un ordinateur
Maintenant à la question suivante je suis bloqué : on doit me donner une référence ? Et comment je fais pour calculer VO ?
Merci pour votre aide
Je n'ai pas la feuille où j'avais fait les calculs sous les yeux, mais il me semble bien que j'avais trouvé la même valeur que toi pour la charge q.
Pour trouver la valeur de V0, passe par le champ électrique
Tu sais que : E = |VA - VB| / d(AB)
Comme le champ est uniforme entre les plaques, tu peux écrire une relation analogue en faisant intervenir le point O au lieu de A ou de B. Il faut bien sûr adapter les potentiels et la distance entre les points choisis.
À toi de jouer.
q =
En prenant l'un ou l'autre je trouve VO = 0 V/m avec VO = E×d+VA l'énergie potentielle électrostatique en O est nulle.
4.1) M = l sin + l(1-cos)
4.2 Pour U je trouve U = -250 V ; U = ( -UAB×l×sin )/ d
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