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Niveau école ingénieur
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Le triangle de charges

Posté par
pfff
18-01-24 à 09:46

Bonjour j'ai un souci au niveau d'un exercice. Merci de votre aide

SUJET
On considère le triangle équilatéral ABC de côté a dont les trois sommets A, B et C sont individuellement chargés par trois charges QA, QB et QC. On se place dans la base cartésienne comme indiqué par la figure 1. On se propose de déterminer le champ vectoriel E (M) et le potentiel V (M) au centre du triangle ABC

Le triangle de charges

1- Compléter les expressions suivantes des vecteurs \vec{u_A},\vec{u_B},\vec{u_C} en fonction de l'angle dans la base cartésienne.

\vec{u_A}=cos\vec{e_x} + ............
\vec{u_B}=............. + sin\vec{e_y}
\vec{u_C}=.....................


2-Completer la relation du champ vectoriel \vec{E(M)}  au point M en fonction de \vec{e_x}, \vec{e_y}, , QA,QB et QC.
\vec{E(M)}= \frac{1}{4\pi \varepsilon _0r²}(.......................\vec{e_x}+....................\vec{e_y})


3-Completer la relation donnant r en fonction de a
r=.............a

4-On donne avec Q positif. En tenant compte des reponses données aux questions 1, 2 et 3, completer la relation suivante du champ \vec{E(M)} au point M en fonction de Q, a, _0, \vec{e_x} et \vec{e_y}
\vec{E(M)}=\frac{3Q}{4\pi \varepsilon _0a²}(..........................)

5-Avec QA = QC = -QB, compléter la relation suivante du potentiel V(M) résultant au point M en fonction de Q, a , _0
V(M) =........................+cte





Elements de recherches

1-\vec{u_A}=cos\alpha \vec{e_x} +sin\alpha \vec{e_y}
\vec{u_B}=-cos\alpha \vec{e_x} +sin\alpha \vec{e_y}
\vec{u_C}=-sin\alpha \vec{e_y}


2-\vec{E(M)}=\frac{1}{4\pi \varepsilon _0r²}[(Q_Acos\alpha -Q_Bcos\alpha)\vec{e_x} +(Q_Asin\alpha +Q_Bsin\alpha -Qcsin\alpha )\vec{e_y}]

3-r=\frac{\sqrt{3}}{3}a

4- Je n'y arrive pas car je trouve 0

Posté par
vanoise
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 11:04

Bonjour
les trois vecteurs \vec u_A , \vec u_B et \vec u_C sont trois vecteurs unitaires, c'est à dire de normes égales à l'unité.Cela est-il bien compatible avec tes trois expressions ?

Citation :
Je n'y arrive pas car je trouve 0

Que vaut la somme de ces trois vecteurs unitaires ?

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 11:20

Leur somme va valoir 0 effectivement

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 11:21

pfff @ 18-01-2024 à 11:20

va valoir 0

Doit valoir

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 11:22

Mais je ne vois pas vraiment ou j'aurai pu bien faire l'erreur pour l'expression des vecteurs.

Posté par
vanoise
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 11:32

L'erreur concerne \vec u_C : c'est un vecteur de norme égale à 1 ayant la direction de \vec e_y et un sens opposé.

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 11:38

Si leur somme doit faire 0 alors ce vecteur est égale à -2siney
Mais comment le démontrer via la figure ?

Posté par
vanoise
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 11:43

Selon mon précédent  message :  

\vec u_C =-\vec e_y
Pour montrer que la somme vectorielle des trois vecteurs est le vecteur nul, ne pas perdre de vue : = 30°.

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 14:27

Désolé du retard
Je n'arrive toujours pas  à comprendre

Posté par
vanoise
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 14:42

Si tu tiens compte de mon précédent message, tu obtiens la somme suivante :

\overrightarrow{u_{A}}+\overrightarrow{u_{B}}+\overrightarrow{u_{C}}=\left[2\sin\left(\alpha\right)-1\right]\cdot\overrightarrow{e_{y}}

Or : \alpha=\frac{\pi}{6} (en radian) ; donc : \sin\left(\alpha\right)=??

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 14:51

Ah oui je vois ca fait 1/2 donc à la fin on trouve que leur somme est nulle

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 14:55

Donc finalement :
\vec{E(M)} = \frac{1}{4\pi \varepsilon _0r²}[(Q_Acos\alpha -Q_Bcos\alpha )e_x + (Q_Asin\alpha +Q_Bsin\alpha -Q_Csin\alpha )e_y]

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 14:55

pfff @ 18-01-2024 à 14:55

Donc finalement :
\vec{E(M)} = \frac{1}{4\pi \varepsilon _0r²}[(Q_Acos\alpha -Q_Bcos\alpha )e_x + (Q_Asin\alpha +Q_Bsin\alpha -Q_Csin\alpha )e_y]

Pour la question 2

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 15:01

Erreur

\vec{E(M)} = \frac{1}{4\pi \varepsilon _0r²}[(Q_Acos\alpha -Q_Bcos\alpha )e_x + (Q_Asin\alpha +Q_Bsin\alpha -Q_C

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 15:02

J'ai des soucis avec mon clavier on dirait.

\vec{E(M)} = \frac{1}{4\pi \varepsilon _0r²}[(Q_Acos\alpha -Q_Bcos\alpha )e_x + (Q_Asin\alpha +Q_Bsin\alpha -Q_C)e_y]

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 15:09

La 4e question, je sais pas si j'ai bien compris mais je pense qu'ils disent qu'on doit prendre QA=QB=QC
Dans ce cas on trouve 0
je ne comprends pas

Posté par
vanoise
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 16:09

Question 4 : tel que recopié, l'énoncé ne précise nulle part l'égalité des trois charges. Si on fait néanmoins cette hypothèse, le vecteur champ résultant est bien le vecteur nul. Représente sur la figure les trois vecteurs champ pour mieux comprendre.

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 18:56

Ok donc que suppose la troisième égalité vu qu'on doit exprimer en fonction de Q.
Etant donné que Q n'est pas defini dans l'énoncé

Posté par
vanoise
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 19:14

On peut supposer que Q désigne la valeur commune aux trois charges.

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 19:40

Je trouve\vec{EM)}=\frac{3Q}{4\pi \epsilon _0a²}(2sin\alpha -1)\vec{e_y}

Dans cette expression on a et on a pas le vecteur ex
Est ce bien repondu ?

Posté par
vanoise
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 19:54

L'énoncé est précis concernant la valeur de . Il faut en tenir compte.

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 20:31

Mais si je remplace sin(alpha) par sa valeur je n'ai plus d'expression de E, j'obtiens le vecteur nul

Posté par
vanoise
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 21:18

Le vecteur nul est le résultat attendu !

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 21:28

D'accord merci
Donc cela sous entend que la question est mal posée ?
Parce qu'on demande d'exprimer en fonction de certains éléments à la question 4

Posté par
vanoise
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 21:40

Tu peux écrire ta réponse de 19h40 en ajoutant : =\vec 0.

Posté par
pfff
re : Le triangle de charges 18-01-24 à 21:49

Oui c'est mieux ainsi. Merci beaucoup à vous
Bonne soirée



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