Electrostatique- Chap.1

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1 Electrostatique- Chap.1
CHAPITRE 1 Electrostatique- Chap.1 Partie A ELECTROMAGNETISME  étude des modifications de l'espace dues à la présence de charges électriques en mouvement.  étude du champ électromagnétique créé par ces charges Y. OUAZZANY- Notes de Cours Electricité 1

2  Equations de MAXWELL dans le vide (1864)
(Maxwell-Faraday) (Maxwell-Gauss) (Conservation du flux) (Maxwell-Ampère) champ magnétique champ électrique densité de courant  Résolution des équations de Maxwell  phénomène de propagation du champ em

3  régimes stationnaires et quasi-stationnaires (ARQS)
 Lois de l'électromagnétisme  étude de séparément en régime stationnaire  électrostatique:  électrocinétique:  magnétostatique:

4  ELECTROSTATIQUE Objectif principal: Caractérisation du champ électrostatique créé par une distribution de charges électriques immobiles  forces électrostatiques, potentiel électrostatique, calcul du champ pour différentes distributions… Objectifs annexes:  Propriétés des conducteurs en équilibre électrostatique  Propriétés des condensateurs

5 Electrostatique- Chap.1 CHARGE ELECTRIQUE
CHAPITRE 1 Electrostatique- Chap.1 CHARGE ELECTRIQUE Y. OUAZZANY- Notes de Cours Electricité 1

6 I- PHENOMENES D’ELECTRISATION
1- Expériences- Définitions  Matériel: règles en plastique, ébonite ou verre. chiffon sec, peau de chamois.  Frottement  électrisation (charge électrique)  existence de forces électrostatiques  2 types de charges (convention):  sur la règle en verre: charges positives  sur le chiffon: charges négatives  Un corps qui n’a ni défaut ni excès de charges est neutre.  2 charges de même signe se repoussent  répulsion  2 charges de signe différent s’attirent  attraction

7  Électrisation par contact
Contact entre règle électrisée et bille neutre  électrisation  Électrisation par influence  Les charges + de la règle attirent les charges – du corps et repoussent les charges + du corps.  forces électrostatiques

8 Nuage électronique (-)
2- Interprétation La matière est constituée d’atomes électriquement neutres: 64 Nombre de nucléons 65,37 Masse atomique Zn Numéro atomique (nb de protons) 30 Nuage électronique (-) Noyau (+)

9  Couches de valence + 1 e- ion fluor négatif 9F : 1s2 2s2 2p5  élément électronégatif + 1 e- 11Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 ion sodium positif  élément électropositif

10 3- Conclusions  Charge positive  défaut d’électrons  Charge négative  excès d’électrons  La charge électrique d’un corps est quantifiée : Q   n e avec e 1,6.1019 coulomb (C)  Il n’y a pas de création de charges mais transfert de charges  Un conducteur (ex. métaux) possède des charges électriques qui peuvent se déplacer: électrons libres.  Un isolant (ex. verre, caoutchouc) n’a pas d’électrons libres. Chaque e est fortement lié à un atome ou une molécule. Le frottement crée une charge électrique localisée.

11 II- REPARTITION DES CHARGES
1- Distribution de charges  Charge ponctuelle  corps chargé de taille infiniment petite par rapport aux dimensions du phénomène étudié.  Distribution continue de charge  densité de charge  densité volumique de charge :  (M)  élément de volume :  d’où  charge totale contenue dans le volume V

12  densité surfacique (ou superficielle) de charge :  (M)
 élément de surface : s  densité linéaire (ou linéique) de charge :  (M)  élément linéaire : l

13 2- Loi de Coulomb (1785)  q1 et q2 : charges ponctuelles, au repos dans le vide. q2 q1 r  Si q1 et q2 de même signe: il y a répulsion  unités:  est une force électrostatique dirigée suivant la droite (q1q2)  obéit au principe de l’action et de la réaction.

14   0 = permittivité du vide = 8,85.1012 F.m1  La loi de Coulomb est valable pour r > 1012 m.  Principe de superposition  q1, q2,..., qi charges ponctuelles agissant sur la charge q. q q1 q2 q3 qi qn  la force de Coulomb obéit au principe de superposition.