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EXERCICE 13-E

Interaction électrique

  

RAPPELS :


· Force s'exerçant entre 2 particules chargées :

· Force s'exerçant sur une particule chargée dans un condensateur plan :

F = q . E avec E = | U / d |

 

EXERCICE


ENONCE :
 Interaction électrique


Un pendule électrostatique est placé entre deux plateaux verticaux et parallèles a et b soumis à la tension U = Va - Vb. La boule, de masse m = 2,5 g, porte la charge q = 0,5 m C. Le fil s'incline de 30° par rapport à la verticale.

· 1- Déterminer le champ électrostatique qui existe entre les plateaux. (corrigé)

· 2- Calculer la tension U sachant que les plateaux a et b sont distants de 10 cm. (c)

On prendra g = 10 N / kg.

 

SOLUTION :

On commence par faire le schéma suivant :

(1)

 

· 1- (énoncé) Déterminons le champ électrostatique à l'intérieur des deux plateaux.

Référentiel Galiléen : le solide Terre.

Système étudié : la boule de masse m.

Forces appliquées :

- = q action électrique des deux plateaux chargés sur la boule chargée positivement. (2)

- (poids) essentiellement action de la Terre sur la boule. (3)

- action du fil de suspension sur la boule. (4)

- La boule, chargée positivement, est attirée par le plateau (b) qui est donc chargée négativement et elle est repoussée par le plateau (a ) qui est donc chargée positivement.

- Le vecteur champ électrique est dirigé du plateau positif (a) vers le plateau négatif (b).

- Appliquons la réciproque du principe de l’inertie, étudiée en classe de seconde :

Si, dans un référentiel Galiléen, le centre d’inertie d'un système est soit au repos, soit en mouvement rectiligne uniforme, alors la somme vectorielle des forces extérieures appliquées à ce système est nulle. (5)

 Ici, la boule est au repos par rapport à la Terre, on écrit donc :

+ + = (6)

Projetons cette relation dans la base :

 

A VOIR :

Exercice 13-A : Connaissances du cours n° 13

Exercices 13-B : Exemple de champ scalaire - Exemple de champ vectoriel : Champ magnétique.

Exercices 13-C : Champ de gravitation terrestre.

Exercices 13-D : Point où le champ gravitationnel est nul entre la Terre et la Lune.

Exercices 13 E : Interaction électrique (ci-dessus).

Exercices 13-F : Doublet électrique.