Une charge est dite à l’équilibre si elle est immobile. La résultante des forces qui lui sont appliquées est alors nulle. L’électrostatique est l’étude du champ et du potentiel électriques créés par des charges électriques à l’équilibre. On y étudie aussi l’effet du champ sur des charges d’essai. Celles-ci subissent l’effet d’un champ sans influencer ce dernier.
Faculté : Sciences exactes et informatique
Département : sciences de la matière
Public cible : 1ère Année licence, sciences de la matière (SM)
Intitulé du cours : électrostatique (physique II)
Crédit : 06
Coefficient : 03
Durée : 15 semaines
Horaire : Mercredi du 08h :00 au 09 :30h, du 14h :00 au 15h :30
Amphi : B
Enseignant :
Cours et TD : Dr. Rabah MOUSSA
Contact par mail au: moussa-rabah@hotmail.com
Disponibilité :
Au bureau : Lundi, mardi, mercredi 15h-16 :30h
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Ce cours est destiné aux étudiants de première année licence Tronc Commun, sciences de la matière (SM).
• Etre capable de comprendre l’origine physique des charges électriques et de les modéliser.
• Etre capable d’utiliser le principe de conservation de la charge sur des exemples simples.
• Etre capable de comprendre l’origine du champ électrostatique, de le relier analytiquement avec la notion de charge électrique, de calculer le champ électrostatique créé par des distributions simples de charge.
• Etre capable de mettre en œuvre sur des exemples simples le théorème de Gauss.
• Etre capable de faire le lien entre les équations locales et intégrales de l’électrostatique.
• Etre capable de calculer l'énergie potentielle et le potentiel électrostatique.
Chapitre I
1. Interaction Électrique................................................................................................1
1.1 Charges électriques................................................................................................1
1.2 Loi de Coulomb (forces électrostatiques)...............................................................2
1.3 Énergie potentielle de deux charges.......................................................................2
Chapitre II
2.1 Champ et potentiel électriques...............................................................................3
2.1.1 Champ et potentiel...............................................................................................3
2.1.2 Principe de superposition.....................................................................................3
2.1.2.1 Charges ponctuelles.........................................................................................3
2.1.2.2 Distribution continue.........................................................................................4
2.2 Charges dans un champ et potentiel électriques....................................................8
2.2.1 Force et énergie potentielle d’un charge ponctuelle............................................8
2.2.2 Lien entre le champ et le potentiel.......................................................................8
2.2.3 Énergie interne d’un système de charges............................................................9
2.3 Topographie du champ électrique.........................................................................10
2.4 Le dipôle électrique...............................................................................................11
2.4.1 Champ et potentiel créés par un dipôle.............................................................12
2.4.2 Dipôle dans un champ uniforme........................................................................13
2.5 Théorème de Gauss.............................................................................................13
2.5.1 Flux du champ électrique...................................................................................13
2.5.2 Théorème...........................................................................................................15
2.5.3 Cas particuliers importants................................................................................15
Chapitre III
Conducteurs
3.1 Conducteurs en équilibre électrostatique..............................................................19
3.1.1 Définition............................................................................................................19
3.1.2 Propriétés...........................................................................................................19
3.1.3 Capacité propre d’un conducteur seul dans l’espace........................................21
3.1.4 Énergie interne...................................................................................................21
3.2 Phénomène d’influence........................................................................................22
3.2.1 Influence partielle...............................................................................................22
3.2.2 Influence totale...................................................................................................23
3.3 Condensateurs......................................................................................................24
3.3.1 Définition............................................................................................................24
3.3.2 Capacité.............................................................................................................24
3.3.3 Associations de condensateurs.........................................................................25
3.4 Énergie et forces...................................................................................................26
3.4.1 Énergie...............................................................................................................26
3.4.2 Force électrostatique.........................................................................................26
Chapitre IV
Conduction électrique
4.1 Courants électriques.............................................................................................28
4.1.1 Courant..............................................................................................................28
4.1.2 Vecteur densité de courant................................................................................29
4.2 Mouvement des porteurs de charge.....................................................................29
4.2.1 Mouvement dans le vide....................................................................................29
4.2.2 Mouvement dans un conducteur........................................................................30
4.3 Loi d’Ohm..............................................................................................................30
4.3.1 Loi macroscopique et loi locale..........................................................................30
4.3.2 Association de résistances................................................................................32
4.4 Effet Joule.............................................................................................................32
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Conforme aux programmes officiels du LMD, ce cours de physique II d'électricité- s’adresse aux étudiants de première année de l’enseignement supérieur dans le domaine des Sciences de la Matière. Il est conçu de façon à aplanir au mieux les difficultés inhérentes au discours scientifique tout en conservant la rigueur nécessaire.