MOUVEMENTS ET INTERACTIONS
CH10 INTERACTION FORCES ET CHAMPS AE CARTOGRAPHIER UN CHAMPS
Capacités exigibles : Caractériser localement une ligne de champ électrostatique ou de champ de gravitation.
Illustrer l’interaction électrostatique. Cartographier un champ électrostatique.
Doc 1 Qu’est-ce qu’un champ en physique ? : Un corps massif comme la terre, un aimant, de par leurs propriétés, modifient leur environnement. Ils créent un champ dans l’espace qui les entoure. Un champ vectoriel est caractérisé par une direction, un sens et une valeur. On le représente par un vecteur.
Champ de pesanteur au voisinage de la Terre Direction verticale
Sens Vers le bas Valeur 9,8 N.kg-1
Doc2 : Cartographier un champ : c’est donner en différents points de l’espace ou règne ce champ, sa direction, son sens et sa valeur. Une ligne de champ est tangente au champ en chacun des points. Elle est orientée par une flèche dans le sens du champ.
Doc 3 Mesure de la valeur d’un champ électrostatique entre les armatures d’un condensateur plan Un condensateur est un composé électronique qui permet
l’établissement progressif d’un courant. Il est constitué de deux plaques parallèles distantes de d, entre lesquelles se situe un isolant. Lorsqu’on applique une tension UAB entre ses armatures, elles se chargent électriquement et il apparait entre elles :
un champ électrostatique 𝐸⃗
Sa direction est perpendiculaire aux armatures
Il est orienté de l’armature positive vers l’armature négative
Une cuve rhéographique simule un condensateur. Les armatures en cuivre plongées dans une solution de sulfate de cuivre sont soumises à une tension U. L’expérience consiste à mesurer la tension entre l’armature reliée à la borne (-) du générateur et un point quelconque de la cuve.
Pratique expérimentale :
1°) Champ magnétique : A l’aide des aimants doits et de la poudre de fer, obtenir les lignes de champ magnétique.
Manipulation : Placer une feuille blanche au fond de la boite en carton. Placer un aimant droit. Saupoudrer de limailles de fer en tapotant la boite. Observer et dessiner les formes obtenues.
N
UAB
2°) Champ électrostatique :
Réaliser le montage représenté sur la figure 2 du document 3.Remplir la cuve de 80 mL de sulfate de cuivre.
(Remarque, la sonde noire n’est pas utilisée, un fil noir relie directement la borne com du multimètre à la borne négative de la cuve et du générateur. Les mesures se font à l’aide de la sonde rouge tenue verticalement).
A) Quelles sont les valeurs de U quand la sonde est au contact de l’armature positive ? Négative ? Ces valeurs dépendent-elles de la position du point de mesure des électrodes ?
B) Mesurer la valeur de U au quart, puis au milieu et aux trois quarts la distance entre les deux armatures.
Tracer U en fonction de x la distance entre l’armature (-) de la cuve et de la sonde.
Donner l‘équation de la courbe U(x) et préciser ses caractéristiques.
x (cm) 0 d/4 d/2 3d/4d d
U (V)
Ex = U/x (V.cm-1)
C) Déduire des questions précédentes les caractéristiques du vecteur champ électromagnétique entre les plaques d’un condensateur.
D) Que remarque-t-on si la sonde est déplacée sur une ligne parallèle aux deux électrodes ? Définir le terme « lignes équipotentielles » entre les deux armatures.
Faire un schéma avec les armatures, le vecteur champ électrostatique, les lignes de champ
