FSAC 1430 Physique T4 : électricité et magnétisme
Semaines 2 : Électrostatique (seconde partie)
Guidance

Le premier laboratoire, bien qu'utilisant un autre phénomène que celui étudié pendant les semaines 1 et 2, peut fournir des informations intéressantes pour la détermination du champ électrique même quand il est régi par des phénomènes électrostatiques.

Vous avez donc l'opportunité d'étudier lors du laboratoire des structures qui se sont avérées trop compliquées pour que vous puissiez y déterminer les champs par calcul.

Le principe de cette méthode est une correspondance entre les variables et les équations d’un système électrostatique (qui ont été vues durant les deux premières semaines du trimestre) et d’un système galvanique (qui seront vues en semaine 3). Cette correspondance est détaillée dans les tableaux ci-dessous. On remarquera que le champ électrique E et les équations qui le concernent directement sont identiques dans les deux systèmes.

Il existe cependant une différence pratique entre les deux systèmes : l'air est un isolant presque parfait (conductivité beaucoup plus faible que celle des matériaux conducteurs), alors que sa permittivité diélectrique est du même ordre de grandeur que celle de beaucoup de matériaux diélectriques.

Il est donc facile de réaliser un système galvanique à deux dimensions en utilisant une feuille conductrice, car le courant électrique restera confiné à l'intérieur de la feuille (alors que le champ D ne pourrait pas être confiné de cette façon).

Grâce à ce fait, il est facile d'émuler un dispositif électrostatique qui possède une symétrie de translation dans une direction, par exemple une ligne électrique très longue. Pour déterminer le champ électrostatique, il suffit en fait de considérer deux dimensions (la troisième pouvant être ignorée), et on peut donc représenter un tel dispositif en utilisant une simple feuille conductrice dont la géométrie correspond à une coupe du dispositif initial (un cylindre sera donc représenté par un disque).

Pour ce faire, vous disposerez au laboratoire de feuilles conductrices dont la conductivité est uniforme. Sur cette feuille, on pourra créer en utilisant une peinture conductrice des régions beaucoup plus conductrices. Ces dernières représenteront des conducteurs, alors que les parties de la feuille conservées telles quelles représenteront un diélectrique de permittivité uniforme. Vous ne pourrez donc étudier de cette façon que des dispositifs ne comportant qu'un seul conducteur et un seul diélectrique.

Choisissez dès à présent les formes géométriques que vous étudierez expérimentalement. Les dessins doivent être tracés à une échelle permettant d'une part de rendre compte des phénomènes recherchés et d'autre part de localiser les points où vous effectuerez les mesures de potentiel avec une précision raisonnable.

Pour choisir la façon de dessiner ces structures, souvenez-vous que

Des extraits de la notice du distributeur de ce matériel vous ont été communiqué. Lisez les attentivement.

Vous aurez aussi besoin pour effectuer le laboratoire de notions vues en T2 relatives à l'utilisation des générateurs électriques, des appareils de mesure classiques.... Remettez si nécessaire vos connaissances à jour.

Le temps dont vous disposerez pour effectuer le laboratoire est limité (1 heure en tout). Une préparation soigneuse est donc nécessaire pour pouvoir en tirer profit. Sachez aussi à l'avance dans quel local (lien vers un document word) vous devrez vous rendre.

Chaque groupe de 8 étudiants disposera de 3 cellules pour effectuer le laboratoire. Vous pouvez en profiter pour effectuer des expériences différentes. Indiquez dans votre rapport d'APP les expériences prévues et leur utilité dans le cadre du problème posé (APP1-2-3).

Dernière mise à jour le 03-09-2001