cours electrostatique 301

Fabrice Sincere

Description

ÓModule d’Electricitéème2 partie : ElectrostatiqueFabrice Sincère (version 3.0.1)http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere1»Introduction• Principaux constituants de la matière :-19- protons : charge électrique + e +1,6 10 coulomb- neutrons : pas de charge (= neutre)- électrons : - e• Un atome a autant d’électrons que de protons : il estglobalement neutre.• Un corps électrisé (+ ou -) est un corps qui n’est pas neutre.2Conducteurs et isolants électriquesUn conducteur métallique possède des électrons libres.• mouvement d’ensemble d’électrons libres = courant électrique• l’électrocinétique est l’étude des courants électriquesUn isolant ne possède pas d’électron libre.L’électrostatique est l’étude de l’électricité statique des corps électrisés (conducteur ou isolant).3Electrisation d’un corps• Excès d’électrons (-): corps électrisé négativement• Carence en électrons (+) : ‘ ‘ positivement- électrisation des isolants : par frottementLes charges sont immobiles (= statiques)- électrisation des conducteurs : par influenceLes charges se déplacent jusqu’à atteindre un étatd’équilibre (fig. 1) :boule en métal(initialement neutre)On approche une règle enverre (électrisée parfrottement avec un chiffon)+-+ + ++--+4• Application : Machine de Whimshurst (100 kV)5Décharge électrostatiqueUn courant apparaît quand un corps électrisé se déchargedans un autre.Remarque : courant très intense (mais très bref)tension très ...

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Extrait

Module d’Electricité

2 ème partie : Electrostatique ÓFabrice Sincère (version 3.0.1) http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere

1

Introduction

• Principaux constituants de la matière :

- protons : charge électrique + e»+1,6 10 -19 coulomb

- neutrons : pas de charge (= neutre)

- électrons : - e

• Un atome a autant d’électrons que de protons : il est globalementneutre.

• Un corpsélectrisé(+ ou -) est un corps qui n’est pas neutre.

2

Conducteurs et isolants électriques

Un conducteur métallique possède desélectrons libres.

• mouvement d’ensemble d’électronslibres= courant électrique

• l’électrocinétiqueest l’étude des courants électriques

Un isolant ne possède pas d’électron libre.

L’électrostatiqueest l’étude de l’électricité statique des corps électrisés (conducteur ou isolant).

3

Electrisation d’un corps

• Excès d’électrons (-): corps électrisé négativement

• Carence en électrons (+) : ‘ ‘ positivement

- électrisation des isolants : par frottement

Les charges sont immobiles (= statiques)

- électrisation des conducteurs : par influence

Les charges se déplacent jusqu’à atteindre un état d’équilibre (fig. 1) :

boule en métal (initialement neutre)

+

+

+

-

- -

On approche une règle en verre (électrisée par frottement avec un chiffon)

+ + +

4

• Application : Machine de Whimshurst (100 kV)

5

Décharge électrostatique

Un courant apparaît quand un corps électrisé se décharge dans un autre.

Remarque :

courant très intense (mais très bref)

tension très élevée

>> kV

spectaculaire : foudre >> MV

Exemple : décharge électrostatique d’un corps humain :

• 10 A

• 10 kV

•< 1 µs 

6

7

Chapitre 1 Champ électrostatique

Force électrostatique

• Soit deux corps ponctuels de charges q 1 et q 2

 F 2/1

• Sens

- charges de même signe : répulsion - signe opposé : attraction

(fig. 2) :

 F 1/2

8

• Intensité : Loi de Coulomb

F1F 1/ 2

1F 2 /1 1 1 4 0 ϑΑ

»8,85×10 -1

q 1 q 2 r²

»9×10 9

q 1 q 2 r²

2 F/m : permittivité diélectrique du vide

Α 0 r : distance (m)

F en newton (N)

9

Champ électrostatiqueE

Un corps ponctuel de charge q crée un champ électrostatique radial (fig.3) :

q < 0 : sens du champ inversé

Intensité (en V/m) :

E

»9×10

9 q ²

E

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Relation entreEetF

Un corps chargé soumis à un champ électrostatique est l’objet d’une force électrostatique (fig. 4) :  F1qE F

Champ électrostatique crée par un ensembl

E(M)1 ∑ E i

i (M)

 E 2

 E

harges (fig.5)  E

 E 1

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