Bonsoir a tous, avant la rentrée pour me remettre dans le bain sur un truc que j'ai vraiment pas compris,j'ai repris un exo au hasard pour le faire afin de m.entrainer mais j'ai vraiment besoin d'aide pour déjà commencer, voici l'énoncé :
On recherche l'expression de la capacité d'un condensateur sphérique : les armatures sont des sphère concentrique ( creuse et d'épaisseur négligeable, l'ouverture dans la sphère extérieure permettant de faire passer le fil de potentiel V1 est aussi négligée ) de rayon R1 et R2 avec R1<R2 et portent respectivement les charges +q et -q sur leur surface avec des densité surfacique uniforme 1 et
2.
On note u le différence de potentiel entre les deux armatures: u= V1-V2.
D'abord je n'arrive pas a la première question j'aimerai avoir une méthode que l'on m'explique pour y arriver la prochaine fois:
Comment on exprime 1 et
2 en fonction de q,R1 et R2?
Merci pour votre aide qui me sera précieuse à l'avenir .
Bonjour.
La densité de charge est définie par =dq/dS (q : la charge, S : la surface).
Or elle est ici supposée surfacique uniforme.
Par conséquent, on peut écrire =Q/S (Q : charge, S : surface)
Par exemple la sphère de rayon R1 porte une charge +q. La surface sur la sphère est 4(R1)², donc :
1=q/(4
(R1)²)
idem avec 2, mais avec -q et R2
Vu comme ça je comprend beaucoup mieux merci. Par contre comment je pourrais faire pour calculer le champ à l'intérieur de la petite sphère et à l'extérieur de la grande?
Vu les symétries du problème, on se place dans les coordonnées sphériques. On se convainc facilement, par symétrie, que le champ est radial. Je pense qu'un théorème de Gauss résout cette affaire.
Donc ok pour le théorème de gauss mais je prend donc la distribution qui est invariante par rotation d'angle et par rotation d'angle
donc E(vecteur)(M)=E(vecteur)(r).
Pour le début c'est ça ?
Oui voilà. L'invariance par rotations et
montre que la valeur de E ne dépend que du rayon.
Ensuite, la symétrie de distribution des charges indique que la direction du champ est radiale.
On peut donc écrire :
vect(E)=E(r)r
On a donc E.dS=
E(r)ur.dSur=E(r)
dS=E(r)S=4
rcarre E(r)
Au début il y a des vecteurs mais je ne sais pas le faire sur ordinateur désolé et le dernier r est au carré .
C'est ça?
Ça m'a l'air correct.
Et le tout est égal à Q/0, Q étant la charge comprise dans la sphère de rayon R.
Eh bien oui.
On distingue 3 domaines : à l'intérieur de la sphère R1, entre les deux sphères, et à l'extérieur de la sphère R2.
Apparemment, il n'y a un champ électrique qu'entre les deux sphères.
Eh bien si Qint=0 oui, c'est cela.
Qint=0 lorsque l'on se situe dans la sphère R1, évidemment, mais aussi lorsqu'on se situe à l'extérieur de la sphère R2, car à l'extérieur Qint vaut -q+q=0 (on compte la charge stockée dans R1 et la charge stockée dans R2 qui sont opposées donc s'annulent)
Finalement, on trouvera Qint non nul seulement entre les deux sphères.
Donc à l'intérieur comme à l'extérieur c'est égale à zéro donc la je répond à ma question car il fallait calculer le champ à l'intérieur de la petite sphère et à l'extérieur de la grande.
Par contre à la question suivante on me demande de calculer le champs électrique existant à une distance R1<r<R2 entre les armatures en fonction de q, R1 et r, c'est la qu'on doit faire le calcul entre les deux sphères ou la question n'a rien avoir et il fallait donc faire le calcul à la question d'avant ?
Si si c'est là qu'on doit faire le calcul.
Le théorème de Gauss dit :
E(r)*4r²=q/
0
Soit : E(r)=q/[40r²], pour R1<r<R2, sauf erreur.
Ok et donc à présent comment fait on pour calculer le champ électrique existant à une distance R1<r<R2 entre les armatures en fonction de q, R1, et r?
Non. Si on veut le faire apparaître il faut utiliser q=4(R1)²
1 (cf supra)
Ce qui donne :
E(r)=4(R1)²
1 / [4
0r²]
E(r)=1*(R1)²/[
0r²]
Lorsque r=R1, on trouve E(R1)=1/
0, ce qui est conforme aux relations de passage si tu les as vues (sinon il faudra me croire sur parole)
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