Soit un repère (O,x,z), muni des vecteurs unitaires (i, j). Un fil infiniment long, de densité λ0, est placé au point O(0,0,0), confondu à l'axe Oy. Un autre fil infiniment long, d... Soit un repère (O,x,z), muni des vecteurs unitaires (i, j). Un fil infiniment long, de densité λ0, est placé au point O(0,0,0), confondu à l'axe Oy. Un autre fil infiniment long, de densité λ1, est placé en un point A(a,0,0), parallèlement à l'axe Oy.
Understand the Problem
La question traite d'un exercice de mathématiques portant sur des fils de densité placés dans un système de coordonnées. Elle demande de résoudre un problème concernant ces fils et leurs interactions.
Answer
Le champ électrique total est la somme des champs $E_0$ et $E_1$ calculés pour chaque fil.
Answer for screen readers
Le champ électrique total en un point $P(x,y,z)$ est donné par la somme des champs électriques des deux fils.
Steps to Solve
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Comprendre la configuration du système
Nous avons deux fils infiniment longs dans un système de coordonnées :
- Le fil 1 (à l'origine O) est aligné avec l'axe $Oy$ et a une densité $\lambda_0$.
- Le fil 2 (en point $A(a,0,0)$) est également aligné avec l'axe $Oy$ et a une densité $\lambda_1$.
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Appliquer la loi de l'électrostatique
Calculez le champ créé par chaque fil à un point donné. Le champ électrique $E$ créé par un fil infini à une distance $r$ est donné par :
$$ E = \frac{\lambda}{2\pi \epsilon_0 r} $$
où $\lambda$ est la densité linéaire et $\epsilon_0$ est la permittivité du vide. -
Calculer la distance entre les fils
La distance entre le fil en $O$ et le point $A(a,0,0)$ est simplement la coordonnée $x$, c'est donc $a$.
La distance $r$ entre un point situé à une hauteur $y$ et le fil à l'origine est :
$$ r = y $$ -
Résoudre les équations du champ électrique
Calculons le champ électrique produit par chaque fil à un point. Supposons que nous voulons le champ en un point $P(x,y,z)$ :
- Pour le fil 1 :
$$ E_0 = \frac{\lambda_0}{2\pi \epsilon_0 y} $$ - Pour le fil 2 :
$$ E_1 = \frac{\lambda_1}{2\pi \epsilon_0 (y^2 + a^2)^{1/2}} $$
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Déterminer les vecteurs des champs
Établissez les vecteurs directionnels du champ produit par chaque fil et additionnez-les en fonction de leur direction pour trouver le champ total en un point donné.
Le champ électrique total en un point $P(x,y,z)$ est donné par la somme des champs électriques des deux fils.
More Information
Le champ électrique créé par un fil infini est une notion fondamentale en électrostatique. Il est utilisé pour modéliser des problèmes avec des charges étendues dans le temps et dans l'espace.
Tips
- Confondre la distance de calcul entre les fils et les coordonnées des points.
- Oublier de considérer la direction des champs lors de l'addition vectorielle.
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