Sciences Physiques
Leçon 11 : électrostatique
Notions :
- expression de la force d'interaction électrostatique selon la loi de Coulomb, expression du champ électrostatique généré par une charge ponctuelle, principe de superposition
- expressions des densités volumique, surfacique et linéique de charges
- symétries et invariances des distributions de charges d'une sphère, d'un cylindre infini et d'un plan infini chargés
- principe de Curie, flux du champ électrostatique, théorème de Gauss
- circulation du champ électrostatique. Potentiel électrostatique, gradient
- lignes de champ, tubes de champ, surfaces équipotentielles
- énergie potentielle électrostatique d’une charge ponctuelle placée dans un champ électrostatique extérieur
- condensateur plan modélisé par la superposition de deux distributions surfaciques infinies de charges opposées.
Capacités :
- exprimer le champ électrostatique créé par une charge ponctuelle
- décomposer une distribution de charges en des distributions plus simples dans le but de calculer un champ électrostatique par superposition
- choisir un type de distribution continue adaptée à la situation modélisée, justifier qualitativement le choix d’une modélisation d’une distribution de charges par une distribution infinie, évaluer la charge totale d'une distribution continue dans des situations à géométrie simple
- identifier les plans de symétrie et d'antisymétrie d'une distribution de charges, identifier les invariances d'une distribution de charges, exploiter les symétries et les invariances d'une distribution de charges pour caractériser le champ électrostatique créé
- utiliser le théorème de Gauss pour déterminer le champ électrostatique créé par une distribution présentant un haut degré de symétrie
- établir les expressions des champs électrostatiques créés en tout point de l'espace par une sphère uniformément chargée en volume, par un cylindre infini uniformément chargé en volume et par un plan infini uniformément chargé en surface
- orienter les lignes de champ électrostatique créées par une distribution de charges ; représenter les surfaces équipotentielles connaissant les lignes de champ et inversement ; associer, en dehors des sources, les variations de l'intensité du champ électrostatique à la position relative des lignes de champ ; vérifier qu'une carte de lignes de champ est compatible avec les symétries et les invariances d'une distribution
- établir et exploiter l’expression de l'énergie potentielle d'une charge ponctuelle placée dans un champ électrostatique extérieur
- établir l'expression de la capacité d'un condensateur plan dans le vide en négligeant les effets de bords.
