FSAC 1430 Physique T4 : électricité et magnétisme
Semaines 1 et 2 : Électrostatique

1.

• identifier les propriétés fondamentales de la charge électrique, notamment la conservation et la quantification de celle-ci.
• introduire le concept de champ électrique E et son unité.
• établir et illustrer par des exemples simples la relation entre le potentiel électrique et le champ électrique, ainsi que la relation entre le potentiel et la tension.
• définir la notion d’équipotentielle et interpréter une représentation graphique du potentiel en termes de champ électrique.
• définir la notion de lignes de champ.
• connaître et justifier la loi que doit vérifier le champ électrique pour qu'on puisse lui associer un potentiel.
• justifier la loi des mailles de Kirchhoff à partir des propriétés du champ électrique.
• connaître et justifier la condition à laquelle le champ électrique E doit satisfaire à l'interface entre deux milieux différents.
• rappeler la loi de Coulomb et la répartition du champ électrique (et du potentiel) associée à une charge ponctuelle immobile dans le vide.
• énoncer et employer le principe de superposition pour calculer le champ électrique E (et le potentiel) associé à un ensemble de charges.
• extrapoler l’application du principe de superposition pour des charges ponctuelles afin de calculer le champ électrique (et le potentiel) associé à une charge distribuée de façon continue sur un objet. Par exemple, pour un fil rectiligne, un disque, un anneau, un demi-cercle, une plaque.
• distinguer les propriétés des conducteurs et des isolants.
• expliquer pourquoi le champ électrique à l’intérieur d’un conducteur est nul à l’équilibre électrostatique.
• expliquer pourquoi le champ électrique est perpendiculaire à la surface d’un conducteur à l’équilibre électrostatique.
• prédire la forme du champ électrique (et du potentiel) dans des structures à forte symétrie comportant des conducteurs.
• Connaissant la forme d'une répartition de champ (ou de potentiel) et la tension appliquée entre deux conducteurs, pouvoir déterminer la valeur du champ électrique (et du potentiel).
• déduire la tension de claquage d'un dispositif de la rigidité diélectrique.
• pouvoir interpréter correctement la donnée d'une tension nominale monophasée ou triphasée.
• établir l'équation de la trajectoire d'une particule chargée dans un champ électrique constant connu.

2.

• définir et interpréter la notion de flux du champ D à travers une surface.
• rappeler la loi de Gauss dans le vide, son extension aux milieux quelconques et son intérêt dans certains cas pour évaluer le champ électrique.
• introduire et utiliser la notion de permittivité diélectrique.
• employer la loi de Gauss pour calculer le champ électrique dans des structures à symétrie cylindrique, sphérique ou planes, comportant des conducteurs, du vide et/ou des diélectriques.
• définir la notion de tubes de flux et en rappeler les propriétés ainsi que l’intérêt. Pouvoir interpréter une représentation graphique des tubes de flux.
• connaître et justifier la condition à laquelle le champ D doit satisfaire à l'interface entre deux milieux différents.
• employer le principe de superposition et la méthode des images pour calculer le champ électrique dans certaines structures dissymétriques.

3.

• décrire la structure matérielle de condensateurs et le lien entre la capacité de ceux-ci, leur géométrie et les propriétés des matériaux qui les constituent.
• calculer la valeur de la capacité de condensateurs à symétrie cylindrique, sphérique ou plane, constitués de conducteurs, du vide et/ou de diélectrique.
• calculer l’énergie emmagasinée dans un condensateur de deux façons différentes, d'une part à l'aide de relations de type circuit, d'autre part par intégration spatiale d'une densité d'énergie.
• Introduire la notion de polarisation diélectrique et connaître son intérêt pour faire le lien entre les propriétés macroscopiques électriques (champs E et D, permittivité diélectrique...) de la matière et sa structure microscopique.

Dernière mise à jour le 21-08-2003