Électrostatique (choix 2)
Parcours : Mécatronique | ME

  • Cours (CM) -
  • Cours intégrés (CI) 26h
  • Travaux dirigés (TD) -
  • Travaux pratiques (TP) -
  • Travail étudiant (TE) -

Langue de l'enseignement : Français

Description du contenu de l'enseignement

I - Charge, champ et potentiel :
  • Charges positives et négatives. Interaction de Coulomb entre deux particules ponctuelles dans le vide. Charge élémentaire et unité Coulomb. Atomes neutres, ions, électrons ;
  • Force électrostatique exercée sur une particule chargée. Champ électrostatique créé par une ou plusieurs charges. Superposition. Notion de champ vectoriel. Notion de densité de charge ;
  • Travail et énergie potentielle associée à la force électrostatique. Potentiel électrostatique. Unités associées : Volt, V/m, eV. Energie électrostatique totale d’une collection de particules ponctuelles ;
  • Enoncé du théorème de Gauss, flux d’un champ de vecteur. Application aux géométries simples : invariance par rotation et plans uniformément chargés. Géométrie de condensateur plan et champ uniforme.
II - Milieux diélectriques et conducteurs :
  • Le dipôle électrostatique. Orientation sous champ uniforme. Vecteur moment dipolaire. Champ créé par un dipole. Intéraction charge-dipole et dipole-dipole. Molécules possédant un moment permanent, charges partielles. Unité (C.m, Debye) ;
  • Milieux diéléctriques. Effet d’un champ électrique appliqué (densité de polarisation). Constante diélectrique relative. Loi de Coulomb. Cas des molécules sans moment permanent (indice optique) et avec moment permanent (eau, solvants polaires). Origine électrostatique des forces de Van der Waals-London ;
  • Milieux conducteurs. Effet d’un champ électrique appliqué (courant de charge, loi d’Ohm). Intensité traversant un conducteur. Ampère. Illustration des cas usuels : métal, solution électrolyte, plasma. Ecrantage des forces électrostatiques (\epsilon_r = \infty) Limite du conducteur parfait (\sigma=\infty, E=0).

Compétences à acquérir

1. Disciplinaires
  • Savoir expliquer et manipuler les concepts de charge, de force, de champ, de travail et d’énergie potentielle électriques
  • Savoir expliquer et manipuler les concepts de dipôle électrostatique, de milieu diélectrique et de milieu conducteur
  • Savoir estimer et manipuler les unités et ordres de grandeur en électrostatique

2. Transversales
  • Savoir organiser et planifier son travail

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Faculté de physique et ingénierie

3-5, rue de l'Université
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