Travaux dirigés d'électrostatique et magnétostatique - 1ère année de CPGE scientifique, voie PCSI, Champ et potentiel électrostatiques

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2008

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Nathalie Van De Wiele

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01 janvier 2008

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431

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Série de travaux dirigés d'électrostatique et magnétostatique, avec réponses, basée sur le programme de physique de 1ère année de CPGE voie PCSI en vigueur de 1995 à 2003. Ce module est composé de 4 activités : (1) Champ et potentiel électrostatiques (2) Flux du champ électrostatique, théorème de Gauss, dipôle électrostatique (3) Champ magnétostatique (4) Circulation du champ magnétostatique, théorème d'Ampère dipôle magnétique

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Nathalie van de Wiele - Physique Sup PCSI - Lycée les Eucalyptus - Nice Série d’exercices 29 SERIE D’EXERCICES N° 29 : CHAMP ET POTENTIEL ELECTROSTATIQUES Distributions de charges. Exercice 1 : cerceau chargé. Quelles sont les symétries de la distribution circulaire ci-contre ?

Exercice 2 : cylindre chargé avec cavité. Un cylindre infini d’axe (Oz) , comportant une partie cylindrique évidée d’axe (O’z) , porte une charge volumiquer uniforme. Quelles symétries peut-on attribuer à cette distribution de charges ? Champ électrostatique. Exercice 3 : demi-sphère chargée en surface. Calculer le champ électrostatique créé en son centre par une demi -sphère portant la charge surfaciques répartie uniformément.

Exercice 4 : disque chargé. r Effectuer le calcul du champ électrostatiqueE R portant crée par un disque de rayon la charge surfaciques= cte , en un point de son axe. Les notations sont précisées ci-contre. Tracer E (M) en fonction de z . Exercice 5 : segment chargé. 1. Calculer en un point M de coordonnées cylindriques ( r ,q champ le ), z électrostatique créé par un segment de l’axe (Oz) , de charge linéique uniformel, compris entre les points P1 P et2 z d’abscisses1 et z2, repérés par les anglesb1 etb2 . 2. Discuter la cas du fil rectiligne infini uniformément chargé.

Potentiel électrostatique. Exercice 6 : disque chargé. Calculer directement le potentiel électrostatique créé par un disque de rayon R et portant la charge surfaciques= cte , en un point de son axe, avec les notations précisées sur la figure de l’exercice 4 . Tracer simultanément E (M) (voir l’exercice 4) et V (M) en fonction de z et conclure. Exercice 7 : fil rectiligne infini. Déterminer le potentiel associé à un fil rectiligne infini portant la charge linéique uniformel. Le champ de cette distribution a été calculé à la deuxième question de l’exercice 5 .

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