Capsule électrostatique

Martin Aubé

Collège de Sherbrooke

01/2003

En construction!

Note: le sections équivalentes dans le volume Physique II: Électricité et magnétisme de Benson sont marqués de noir.

• Concept de charge électrique [1.1]

• évidence expérimentale (canette + peigne), il semble y avoir une force associée à la charge

• Quantification de la charge, charge élémentaire

• Charges positives et négatives (la matière semble neutre en moyenne)

• Particules porteuses (électrons mobiles, neutrons, protons) (particules virtuelles: les trous)

• Conservation de la charge

• Induction de charge dans les conducteurs [1.3]

• Loi de coulomb[1.5]

• Champ électrique remplit l'espace infini autour d'une charge ce qui pose un problème car il n'y a pas d'interaction instantanée (relativité restreinte) [2.1]

• Champ nul à l'intérieur d'un conducteur car les charges sont libres (atteinte de l'équilibre électrostatique) (cage de Faraday), champ perpendiculaire à la surface du conducteur car à l'équilibre il n'y a pas de mouvement de charge. La charge nette d'un conducteur se retrouve sur une mince pellicule de la surface car toutes les charges se repoussent. [2.3]

• Distributions de charges, densité de charge s [2.5]

• fil infini

• plan infini

• coquille sphérique

• disque plat

• Potentiel électrique et énergie potentielle E_p=qV [4.1] [4.2] [4.3]

  

  Ex.: charge ponctuelle

• Distributions de charges... [4.4]

• Mouvement de charge dans un champ électrique (tube écran) [2.4]

• Flux électrique si le champ est uniforme, plus généralement,

  [3.1]

• Théorème de Gauss [3.2]

  facile à appliquer lorsqueest perpendiculaire à la surface.

ex.:

• coquille sphérique

• fil infini

• plaque infinie

• Application du théorème de Gauss au condensateur [3.3]

  s = densité surfacique de charge = avec A=surface

• Capacité d'un condensateur unité = Farad = c²/J [5.1]

  Comme d'où et donc e=distance entre les plaques du condensateur

  

• Application du condensateur

• accumulateur de charges, filtre, résonateur, tuner, syntoniseur, délais

• Calculer la taille d'un condensateur pour donner une capacité d'un condensateur apporté en classe

• comment augmenter la capacité sans exagérer la taille du condensateur

• condensateurs variables

• Constante diélectrique: les matériaux ont tendance à se polariser lorsque soumis à un champ électrique ce qui réduit le champ à l'intérieur du matériau. La constante diélectrique k représente le rapport du champ électrique à l'extérieur du matériau au champ à l'intérieur et cette valeur est donc supérieure à 1. [5.5] [5.6]

  

  Elle dépend de la facilité des dipôles moléculaire à s'aligner et de la mobilité des charges (voir tableau 5.1 p. 117).

  On peut relier k à e_D:

• k est intimement liée à l'indice de réfraction étudié en physique II

• La constante diélectrique a pour effet d'augmenter la capacité du condensateur.