Conducteurs on ´ equilibre (2)
K.Demmouche
CUAT, 08 Mai 2013
Outline
1 Champ au voisinage d´un conducteur
2 Pouvoir des Pointes
3 D´echarge ´electrostatique (EDS)
4 Breakdown
On consid`ere comme surface de Gaussun petit cylindre normal `a la surface.
La base int´erieur est ´a une profondeur telle que la charge superficielle soit totalement ´a l´int´erieur du cylindre.
Le flux ´electrique se d´ecompose en trois termes Phi =EintSint
| {z }
=0
+~E·~SL
| {z }
=0
+ES = Qint
0 = σS 0 . E = σ
0
Pouvoir des Pointes
La distribution des charges ´electriques sur la surface du conducteur est li´ee `a sa forme.
elle est importante dans les r´egions de la surface du conducteur qui sont plus pointues.
elle est faible dans les r´egions aplaties.
Les lignes du champ ´electrique sont plus denses proche des zones de pointes de la surface.
Conducteur d´une forme arbitraire
Example
Deux conducteurs sph´eriques de rayonsR1 >R2 et charg´ees avec q1 etq2 respectivement. Les deux sph`eres sont reli´ees par fil conducteur d´´epaisseur n´egligeable.
les deux sph`eres avec le fil constituent une surface
´
equipotentielle.
D´ emonstration
V1 = q1
4π0R1 et V2= q2
4π0R2 (1)
V1 =V2 ⇐⇒ q1 R1
= q2 R2
. (2)
On suppose: R1= 5R2
q1= 5q2 maisS1 = 25S2 (3) On obtient
σ2 = 5σ1
Cons´ equences
La densit´e de charge est donc plus grande pour la sph`ere ayant le plus petit rayon.
l´intensit´e du champ est plus grande au voisinage de la petite sph`ere puisque on a E =σ/0
Conclusion
sur la surface du conducteur les charges tendent `a s´accumuler sur les r´egions de la surface pointues.
App: Paratonnerre
Protection contre les coups de foudre direct, les installations de paratonnerre permet de privil´egier un point d´impact, afin d´´epargner le reste de la structure.
D´ echarge ´ electrostatique (EDS)
Le passage soudain et momentan´e ducourant ´electrique entre deux objets poss´edants despotentiels ´electrique diff´erents est une D´echarge ´electrostatique (EDS)
Exemple: la foudre
Breakdown
Est-ce qu´il y a une limite pour la charge q qui s´accumule sur la surface d´une sph`ere conductrice ?
au voisinage de la surface E = σ
0
l´air qui entoure la sph`ere est g´en´eralement un bonisolant
`
a Ecrit ∼106Vm−1 l´air n´est plus un bon isolant → Breakdown→ ´etincelle
Formation de l´´ etincelle (spark)
l´air contient des ions et des mol´ecules neutres pr´esence deE → acc´el´eration des ions
E =Ecrit l´acc´el´eration est suffisante pour ioniser les molec.
neutres
transition: isolant→ conducteur la charge est conduite vers la terre
ATTENTION ! la physique peut vous sauver la vie !
Pr´ecautions lors d´un orage:
´
eviter les activit´es de plein air.
´
eloignez-vous des arbres isol´es.
Lorsque l´orage est tr`es violent, n´h´esitez pas `a vous asseoir ou `a vous coucher dans un foss´e.
Trouvez un abri `a l´int´erieur: bˆatiment clos si possible, `a d´efaut dans une voiture.
surtout n´utiliser pas un para-pluie !
Champ au voisinage d´un conducteur Pouvoir des Pointes D´echarge ´electrostatique (EDS) Breakdown
