Électricité : Champ et Potentiel Électrique

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Questions and Answers

Quelle est la formule correcte pour la densité volumique de charge ?

  • J = AL /FM /CD
  • J = AL / CD /FM
  • J = AL CD /FM (correct)
  • J = CD /FM / AL

Quel est le champ électrique au centre d’un secteur d’anneau ?

  • Le champ électrique est dirigé vers l’intérieur de l’anneau.
  • Le champ électrique est dirigé vers l’extérieur de l’anneau.
  • Le champ électrique est dirigé vers le centre de l’anneau et sa magnitude est proportionnelle à la charge totale de l’anneau et inversément proportionnelle au rayon de l’anneau.
  • Le champ électrique est nul car les charges s’annulent. (correct)

Quel est le champ électrique créé par un plan infini ?

  • Le champ électrique est dirigé vers le plan infini.
  • Le champ électrique est nul car les charges s’annulent.
  • Le champ électrique est dirigé perpendiculairement au plan infini et sa magnitude est proportionnelle à la charge totale du plan.
  • Le champ électrique est dirigé perpendiculairement au plan infini et sa magnitude est proportionnelle à la densité de charge du plan. (correct)

Quel est le champ électrique créé par un demi-fil infini ?

<p>Le champ électrique est dirigé perpendiculairement au demi-fil infini et sa magnitude est proportionnelle à la densité linéique de charge du demi-fil. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le champ électrique créé par un fil de longueur L ?

<p>Le champ électrique est dirigé perpendiculairement au fil de longueur L et sa magnitude est proportionnelle à la densité linéique de charge du fil. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le champ électrique dans l’axe d’un fil ?

<p>Le champ électrique est dirigé perpendiculairement au fil et sa magnitude est proportionnelle à la densité linéique de charge du fil. (A)</p> Signup and view all the answers

Expliquez le principe de superposition.

<p>Le principe de superposition stipule que le champ électrique total en un point est la somme vectorielle des champs électriques créés par chaque charge individuelle. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la différence fondamentale entre le potentiel électrique et le champ électrique ?

<p>Le potentiel électrique est défini comme le travail nécessaire pour déplacer une charge d'essai d'un point à l'infini, tandis que le champ électrique est défini comme la force par unité de charge. (A), Le potentiel électrique est une mesure de l'énergie potentielle, tandis que le champ électrique est une mesure de la force. (C), Le potentiel électrique est une grandeur scalaire, tandis que le champ électrique est une grandeur vectorielle. (D)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi le potentiel électrique est-il considéré comme une grandeur utile pour le calcul de l'énergie ?

<p>Le potentiel électrique est une grandeur scalaire, ce qui permet de simplifier les calculs vectoriels. (A), Le potentiel électrique est directement proportionnel à l'énergie potentielle. (C), Le potentiel électrique est lié à la charge totale, ce qui permet de calculer l'énergie potentielle totale. (D)</p> Signup and view all the answers

L'analogie entre le potentiel électrique et le potentiel gravitationnel peut être utilisée pour expliquer :

<p>Le concept d'énergie potentielle électrique. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rapport entre le potentiel électrique et l'énergie potentielle électrique ?

<p>L'énergie potentielle électrique est le potentiel électrique multiplié par la charge. (B), Le potentiel électrique est l'énergie potentielle électrique divisée par la charge. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre le potentiel électrique et le champ électrique ?

<p>Le champ électrique est le gradient du potentiel électrique. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment le potentiel électrique varie-t-il dans un champ électrique uniforme ?

<p>Le potentiel électrique diminue linéairement avec la distance. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le potentiel électrique à l'infini pour une distribution de charges ponctuelles ?

<p>Le potentiel électrique à l'infini est nul. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet du potentiel électrique sur la capacité d'un conducteur ?

<p>Le potentiel électrique détermine la capacité d'un conducteur. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre le potentiel électrique et l'énergie potentielle électrique ?

<p>Le potentiel électrique est l'énergie potentielle électrique par unité de charge. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre le travail et le potentiel électrique pour un déplacement à vitesse constante par un agent extérieur ?

<p>Le travail effectué est égal à la variation du potentiel multipliée par la charge. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre le travail et le potentiel électrique pour une charge libre accélérée par une différence de potentiel ?

<p>Le travail effectué est égal à la variation de l'énergie cinétique de la charge. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'unité du potentiel électrique ?

<p>Volt (V) (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la différence de potentiel et l'énergie potentielle électrique d'une charge ?

<p>La différence de potentiel est l'énergie potentielle électrique divisée par la charge. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la définition du potentiel électrique selon la formule + = =..?

<p>L'énergie potentielle électrique par unité de charge. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre le potentiel électrique et le travail effectué pour déplacer une charge d'un point A à un point B ?

<p>Le travail effectué est égal à la différence de potentiel entre les points A et B multipliée par la charge. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la symétrie de la distribution de charge pour un fil mince et long ?

<p>Cylindre (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle surface de Gauss est utilisée pour calculer le champ électrique créé par une charge ponctuelle ?

<p>Une sphère (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle caractéristique du champ électrique est exploitée pour appliquer le théorème de Gauss ?

<p>Le flux (B)</p> Signup and view all the answers

Lequel des symboles suivants représente la densité de charge surfacique ?

<p>σ (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le champ électrique à l'intérieur d'une sphère conductrice de rayon R portant une charge Q, à une distance r < R du centre ?

<p>0 (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la direction du champ électrique créé par une charge positive Q placée au centre d'une sphère ?

<p>Vers l'extérieur de la sphère (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la valeur du champ électrique à l'extérieur d'une sphère conductrice de rayon R portant une charge Q, à une distance r > R du centre ?

<p>$\frac{kQ}{r^2}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la symétrie du champ électrique et celle de la distribution de charge qui le produit ?

<p>Le champ a la même symétrie que la distribution de charge. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la force électrique exercée sur une particule chargée positivement placée dans un champ électrique uniforme de 120 N/C dirigé vers le bas ?

<p>−1.92 × 10−17 jN (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'accélération d'un proton placé dans un champ électrique uniforme de 120 N/C dirigé vers le bas ?

<p>−1.15 × 1010 m/s² j (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la force électrique exercée sur un électron placé dans un champ électrique uniforme de 120 N/C dirigé vers le bas ?

<p>+1.92 × 10−17 jN (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'accélération d'un électron placé dans un champ électrique uniforme de 120 N/C dirigé vers le bas ?

<p>+2.11 × 1013 m/s² j (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principe qui permet de calculer le champ électrique resultant en un point P dû à plusieurs charges ?

<p>Le principe de superposition (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la formule utilisée pour calculer la grandeur du champ électrique créé par une charge ponctuelle ?

<p>$E = kq/r^2$ (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la définition d'une ligne de champ électrique ?

<p>Une ligne dont le vecteur champ électrique est partout tangent, représentant la variation de l'orientation du champ électrique dans l'espace. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le lien entre la force gravitationnelle et la force électrique ?

<p>La force gravitationnelle est beaucoup plus faible que la force électrique, mais elle est toujours présente et a une portée infinie. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la valeur de la constante de permittivité du vide, 𝜀₀, exprimée en C²/(N⋅m²) ?

<p>8,85 × 10⁻¹² (A)</p> Signup and view all the answers

Laquelle des expressions suivantes représente correctement la force électrostatique entre deux charges ponctuelles q₁ et q₂ séparées par une distance r ?

<p>F = k (q₁q₂)/r² (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la force électrostatique F⃗ et la force résultante F ?

<p>F⃗ est la magnitude de la force résultante F. (A)</p> Signup and view all the answers

Deux charges électriques, q₁ et q₂ sont placées à une certaine distance. Si la distance entre les deux charges est doublée, quelle est la nouvelle force d'interaction entre elles ?

<p>Elle est divisée par quatre. (D)</p> Signup and view all the answers

Selon le principe de superposition, comment détermine-t-on la force électrique résultante agissant sur une charge placée dans un champ électrique créé par plusieurs autres charges ?

<p>En additionnant vectoriellement les forces individuelles exercées par chaque charge. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la signification physique de la constante k dans la loi de Coulomb ?

<p>Elle représente la force d'interaction électrostatique entre deux charges unitaires à une distance unitaire. (B)</p> Signup and view all the answers

Pour calculer la force électrique résultante sur une charge ponctuelle 𝑞 dans un champ électrique créé par d'autres charges, quelle est la première étape à réaliser ?

<p>Tracer les vecteurs forces sur la charge 𝑞. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la différence significative entre un exercice et un problème en physique ?

<p>Un exercice est un concept général, tandis qu'un problème est un cas spécifique. (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Force électrique (Fp)

La force exercée sur une charge par un champ électrique.

Accélération (ap)

Changement de vitesse par unité de temps, lié à la force sur un objet.

Force électromagnétique (Fe)

Force agissant sur une charge dans un champ électrique, inverse de Fp pour des charges opposées.

Accélération électromagnétique (ae)

Accélération d'une charge dans un champ électrique, déterminée par la force sur la charge et sa masse.

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Principe de superposition

La résultante d'un champ électrique est la somme vectorielle des champs individuels.

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Calcul du champ électrique

Étapes pour déterminer le champ électrique résultant à un point par des charges sources.

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Ligne de champ électrique

Ligne représentant la direction du champ électrique à chaque point dans l'espace.

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Orientation du champ électrique

Direction et sens du champ électrique, indiqués par les lignes de champ.

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Potentiel électrique

Grandeur scalaire représentant l'état électrique d'un point dans l'espace entourant une charge.

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Énergie potentielle électrique

Énergie liée à la position d'une charge dans un champ électrique.

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Relation potentiel et énergie

Le potentiel électrique est utilisé pour calculer l'énergie ou le travail dans un champ électrique.

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Champ électrique vs Potentiel électrique

Le champ électrique est vectoriel, le potentiel électrique est scalaire et simplifie les calculs.

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Potentiel dans un champ uniforme

Le potentiel électrique est constant dans un champ électrique uniforme.

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Potentiel et charges ponctuelles

Le potentiel électrique causé par une charge ponctuelle dépend de sa distance au point considéré.

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Distribution continue des charges

Le potentiel d'une distribution continue est calculé en intégrant le potentiel de petites charges élémentaires.

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Potentiel d’un conducteur

À l'intérieur d'un conducteur en équilibre, le potentiel est constant.

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Densité linéique de charge

Mesure de la charge par unité de longueur (C/m).

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Densité surfacique de charge

Mesure de la charge par unité de surface (C/m²).

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Densité volumique de charge

Mesure de la charge par unité de volume (C/m³).

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Champ électrique d'un anneau

Champ créé par un anneau de charge à son centre.

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Fil infini

Génère un champ électrique homogène autour de lui.

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Disque mince

Champ produit par un disque de charge dans l'axe.

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Champ dans l'axe d'un fil

Description du champ électrique le long de l'axe d'un fil chargé.

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Symétrie sphérique

Répartition de charge identique dans toutes les directions autour d'un point.

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Symétrie cylindrique

Répartition de charge qui s'étend uniformément le long d'un axe central.

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Symétrie planaire

Répartition de charge uniforme sur une grande surface plane.

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Surface de Gauss

Surface fermée utilisée pour appliquer le théorème de Gauss dans le calcul des champs électriques.

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Densité de charge

Mesure de la charge par unité de longueur, surface ou volume (λ, σ, ρ).

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Champ électrique d'une sphère conductrice

Le champ électrique est constant à l'extérieur d'une sphère conductrice chargé (Q > 0).

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Champs internes d'une sphère conductrice

À l'intérieur d'une sphère conductrice avec charge, le champ électrique est nul (r < R).

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Théorème de Gauss

Relation entre le flux électrique à travers une surface et la charge contenue dans la surface.

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Loi de Coulomb

Règle qui décrit la force entre deux charges électriques.

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Constante de Coulomb (k)

Valeur numérique utilisée dans la loi de Coulomb, k ≈ 9 × 10⁹ N·m²/C².

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Permittivité (ε)

Mesure de la résistance d'un milieu à un champ électrique.

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Vecteurs de force

Représentation directionnelle des forces sur une charge.

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Composantes de force

Détermination des influences directionnelles des forces agissant sur une charge.

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Distance (r)

Séparation entre les charges, influençant la force électrique.

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Unité du potentiel électrique

Le volt (V) est défini comme 1 J/C.

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Champs électriques

Forces agissant par unité de charge, uniformes ou non.

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Relation entre travail et énergie

Le travail effectué est lié à la variation d'énergie potentielle.

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Déplacement à vitesse constante

Situation où le travail extérieur compense la variation d'énergie potentielle.

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Charge libérée

Charge déplacée par une différence de potentiel sans travail extérieur.

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Différence de potentiel

La variation d'énergie potentielle lorsqu'une charge se déplace dans un champ.

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Autre définition du potentiel électrique

Relation entre énergie potentielle et position d'une charge dans un champ.

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Study Notes

Cours d'Électricité et Magnétisme (PHY332) - Chabha Dahmoune - ÉTS

  • Cours portant sur l'électricité et le magnétisme.
  • Professeure: Chabha Dahmoune-ÉTS.
  • Bureau: B-2522.
  • Téléphone: 514 396-8800, poste 7770.
  • Courriel: [email protected].

Plan de cours

  • Bloc 1: Électrostatique (charges électriques au repos). Chapitres 1, 2, 3 et 4.
  • Bloc 2: Condensateur et circuits électriques. Chapitres 5, 6 et 7.
  • Bloc 3: Le magnétisme et l'induction électromagnétique. Chapitres 8, 9 et 10.

Matériel autorisé aux examens

  • Notes de cours (personnelles et imprimées des présentations PDF).
  • Livre du cours (sans solutionnaire).
  • Calculatrice.
  • Ouvrage de référence : H. Benson, Physique 2 Électricité et magnétisme, 6e édition (ERPI, 2024).

Travail préparatoire

  • Résoudre les exercices avant les séances de travaux pratiques.

Évaluation du cours

  • Examen 1: Bloc 1 (chapitres 1, 2, 3 et 4) : 30%, 3 heures le 07-02-2025.
  • Examen 2: Bloc 2 (chapitres 5, 6 et 7) : 10%, 2h à 2h30 le 14-03-2025.
  • Examen final: Bloc 3 (chapitres 8, 9 et 10) : 30%, 3 heures. (Horaire disponible ultérieurement).
  • Travaux pratiques (labos): 20%. (Étude de la capacité de deux disques parallèles : 10% et Étude d'un circuit résistif et d'un circuit RC : 10%, Site cours phy332). Groupe de 3 étudiants par équipe.
  • Devoirs (exercices notés en TP) : 10%.

Autres informations clés

  • Important : la présence en laboratoire est obligatoire.
  • Un rapport ne sera pas considéré si la manipulation n'a pas été réalisée.
  • Tout retard entraînera la note de zéro.
  • Les exercices résolus au TP sont soulignés dans le plan de cours

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