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Niveau école ingénieur
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Flux du champ Électrique

Posté par
MEV
25-12-20 à 22:40

Bonjour à tous ,
SVP comment calculer le flux du champ électrique ?
Exercice
Un champ électrique dérive d'un potentiel V et qui présente une symétrie de révolution autour de l'axe (Oz)  . On utilise le système de coordonnées polaires ( r , )
et dans ce système de coordonnées V a pour expression :
V= k(3cos2-1)/r3

1) Déterminer les composantes du champ électrique
Réponses j'ai trouvé :
Er=3k(3cos2-1)/r4
et E=3k(sin2)/r4
2)Calculer le flux de ce champ à travers une calotte sphérique centrée en O , de révolution autour de l'axe (Oz) et dont le rayon est vu du centre O sous l'angle 2
Besoin d'indication pour cette 2eme question Svp . Perso je connais juste la formule =E.dS Avec E et dS en Vecteurs

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 26-12-20 à 08:11

Hello

Que vaut \vec{E}.\vec{dS} en coordonnées sphérique (r\theta,\phi)

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 05:49

Bonjour
\vec{E}.\vec{dS} = Err2sindd
               +Ersindrd

Voilà ce que je trouve . mon soucis est maintenant d'intégrer sur quelles bornes pour chaque variable .

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 07:45

Hum hum ... 2 questions pour te guider:

- Le vecteur surface élémentaire étant porté la la normale au plan contenant cette surface, dans le cas de la calotte \vec{dS} est colinéaire à ?

- Pour la calotte, r est constant, varie de 2 à 2, et varie de ?

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 08:22

**\vec{dS} est colinéaire à \vec{e}

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 08:24

varie de 0 à et varie de 0 à 2

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 08:26

MEV @ 27-12-2020 à 08:22

**\vec{dS} est colinéaire à \vec{e}

Justification car \vec{E} se trouve dans le plan ( r , )

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 08:54

J'ai vraiment du mal avec cette question . Merci de m'aider......

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 09:18

On va t'aider ... sois rassuré

En regardant la figure:

- quel est le vecteur normal (perpendiculaire) à la sphère en M?

(la surface est la même avec ou bien sans le champ électrique donc le vecteur orientant la surface est sans rapport avec \vec{E} )

- petite rectification avec ce que j'ai écrit plutôt la calotte ayant pour axe Oz, va effectivement tourner de 0 à 2,
- en supposant par exemple que le point M se trouve sur le "bord" de la calotte, combien vaut en se point et donc pour parcourir toute la calotte varie de 0 à ?

Flux du champ Électrique

Posté par
gts2
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 09:27

Bonjour,

Citation :
petite rectification avec ce que j'ai écrit plutôt la calotte ayant pour axe Oz,   va effectivement tourner de 0 à 2


Confusion "logique" ! Le du message de départ est le des coordonnées sphériques.

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 09:56

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 10:14

dirac @ 27-12-2020 à 09:18

On va t'aider ... sois rassuré

En regardant la figure:

- quel est le vecteur normal (perpendiculaire) à la sphère en M?

(la surface est la même avec ou bien sans le champ électrique donc le vecteur orientant la surface est sans rapport avec \vec{E} )

- petite rectification avec ce que j'ai écrit plutôt la calotte ayant pour axe Oz, va effectivement tourner de 0 à 2,
- en supposant par exemple que le point M se trouve sur le "bord" de la calotte, combien vaut en se point et donc pour parcourir toute la calotte varie de 0 à ?

Flux du champ Électrique
le vecteur normal à la sphère en M est ez

________________

***Edit gbm > MEV : est-ce que tu pourrais préciser ton niveau d'études sur ton profil ("autre" c'est trop vague) ?***

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 10:18

Et varie de 0 à

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 10:20

Citation :
***Edit gbm > MEV : est-ce que tu pourrais préciser ton niveau d'études sur ton profil ("autre" c'est trop vague) ?***
  Ok je le fais de suite

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 10:29

Citation :
le vecteur normal à la sphère en M est ez

  
En M le vecteur normal à la sphère (et dirigé vers l'extérieur) est \vec{e}_r !

Par ailleurs comment comprends tu cette portion de l'énoncé:

Citation :
e révolution autour de l'axe (Oz) et dont le rayon est vu du centre O sous l'angle 2

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 18:21

Oui le vecteur est \vec{e}r et l'élément de surface est :
dS=r2sindd

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 18:25

dirac @ 27-12-2020 à 10:29

Citation :
le vecteur normal à la sphère en M est ez

  
En M le vecteur normal à la sphère (et dirigé vers l'extérieur) est \vec{e}_r !

Par ailleurs comment comprends tu cette portion de l'énoncé:

Citation :
e révolution autour de l'axe (Oz) et dont le rayon est vu du centre O sous l'angle 2

Je comprends par cette phrase que va varier de 0 à 2

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 18:47

Ok, continue en intégrant maintenant  ...

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 19:32

MEV @ 27-12-2020 à 05:49

Bonjour
\vec{E}.\vec{dS} = Err2sindd
               +Ersindrd
Voilà ce que je trouve . mon soucis est maintenant d'intégrer sur quelles bornes pour chaque variable .

va varier de 0 à 2 normalement .
et concerenant l'expression à intégrer c'est juste celle en rouge parce que r est constant .

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 20:23

En continuant d'intégrer ( r constant , de 0 à 2 et de 0 à 2 , j'obtiens cette expression du flux :
(2k/r2)[4-cos(2)(1+3cos(4))+4(1-cos3(2))]

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 27-12-20 à 21:36

\vec{E}.\vec{dS} = (E_r.\vec{e}_r + E_{\theta}.\vec{e}_{\theta}).(dS.\vec{e}_r)

Soit

\vec{E}.\vec{dS} = E_rdS= ...

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 28-12-20 à 03:48

Ok merci .

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 28-12-20 à 03:58

J'ai dejà compris cet exercice , merci beaucoup .

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 28-12-20 à 07:16

Et donc le flux vaut ? (c'est toujours mieux quand on a la fin de l'histoire ...)

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 28-12-20 à 12:37

dirac @ 27-12-2020 à 21:36

\vec{E}.\vec{dS} = (E_r.\vec{e}_r + E_{\theta}.\vec{e}_{\theta}).(dS.\vec{e}_r)

Soit

\vec{E}.\vec{dS} = E_rdS= ...

J'ai intégré la derniére expression et j'ai trouvé l'expression qui est plus haut .

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 28-12-20 à 12:39

MEV @ 27-12-2020 à 20:23

En continuant d'intégrer ( r constant , de 0 à 2 et de 0 à 2 , j'obtiens cette expression du flux :
(2k[sm Jb]pi[/smb]/r2)[4-cos(2)(1+3cos(4))+4(1-cos3(2))]

J'ai appliqué et j'ai trouvé ça

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 28-12-20 à 12:52

En continuant d'intégrer ( r constant ,  de 0 à 2 et  de 0 à 2 , j'obtiens cette expression du flux :
(2k/r2)[4-cos(2)(1+3cos(4))+4(1-cos3(2))]

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 29-12-20 à 19:42

Bon alors reprenons, (j'ai un peu de boulot ces jours ci ... après une semaine de congés)

Tu écrivais

Citation :
concerenant l'expression à intégrer c'est juste celle en rouge parce que r est constant


En fait c'est même plus direct que cela:

\vec{E}.\vec{dS} = \vec{E}.dS\vec{e_r} = E_r.dS

Avec E_r = \frac{3k}{r^4}(3cos^2\theta-1)

et dS =rd\theta \times r sin\theta d\varphi

E_r.dS = \frac{3k}{r^2}(3cos^2\theta-1)sin\theta d\theta d\varphi

En remarquant que  sin\theta d\theta = -d(cos\theta), et en effectuant donc le changement de variable qui va bien, tu devrais obtenir une expression plus sobre du flux

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 31-12-20 à 11:17

Bonjour , le changement de variable est-il utile  ici ?
Moi je vois pas trop pourquoi

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 31-12-20 à 13:25

Hello

Parce que (3cos^2\theta-1)sin\theta d\theta = (1-3x^2)dx  en ayant posé  x=cos\theta  

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 31-12-20 à 18:09

OK j'ai vu cela . Mais les bornes seront les mêmes pour  dx  

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 31-12-20 à 19:28

Euh pas tout à fait, si la variable devient cos les bornes d'intégration passent de [0 , 2] à [1 , cos2]

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 02-01-21 à 12:31

Oui merci , C'est cela . Je me suis trompé désolé .

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 02-01-21 à 12:41

Tout compte fait  , je trouve vraiment une expression plus simple du flux électrique :
=(3k/r2)sin2sin4

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 02-01-21 à 12:44

Ou
=(6k/r2).cos(2).sin2(2)

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 02-01-21 à 12:44

dirac Merci beaucoup

Posté par
dirac
re : Flux du champ Électrique 02-01-21 à 13:39

Super ... On y est arrivé!

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 02-01-21 à 13:45

Oui oui . Merci encore une fois de plus .

Posté par
MEV
re : Flux du champ Électrique 02-01-21 à 13:45



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