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Energie electrostatique et potentiel electrique


Energie electrostatique et potentiel electrique

Messagepar lauraaa » 25 Sep 2011, 09:39

Salut:)

J'ai un probleme je n'arrive a calculer l'energie electrostatique de par exemple 4 charges placés au sommet d'un carré ou pareil mais avec 3 charges au sommet d'un triangle. J'ai beau relire la fiche de la tut' rentree et mon cours je ne comprend pas la formule: 2q^2/a racine(2) - 4q^2/a
Je ne vois pas a quoi ca correspond!

De meme pour le potentiel électrique au centre d’un carré de coté a formé de 4 charges. Je pense que je ne comprends pas non plus la formule et a quoi ca correspond:s

Merci d'avance :) Bonne journee:)
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Re: Energie electrostatique et potentiel electrique

Messagepar Hedgegot » 25 Sep 2011, 11:31

Salut ! Alors déjà, il te faut ne pas confondre l'energie potentielle d'un système de charges, c'est à dire l'énergie de l'ensemble du système, et le potentiel électrique en un point.

Je ne te remets pas la formule sur le forum, c'est barbare et ça ne t'apportera pas grand chose.
Pour essayer de t'expliquer du mieux que je peux, je vais prendre l'exemple du calcul de l'énergie potentielle d'un carré :
Pour commencer, il va te paraître évident que comme on dispose 4 charges électriques, (+q/-q), des intéractions vont avoir lieu entres elle (cf Loi de Coulomb). Mais là il y en a 4 et du coup le calcul se complique quelque peu. Lorsqu'on te demande l'énergie potentielle du système, il va falloir que tu comptabilises toutes les intéractions entre toute les charges et que tu les ajoute (cf le signe "somme", le E bizarre de la formule).

Pour un carré de charge, il y aura donc une interaction entre chaque charge d'un coté du carré, mais comme tu as 4 cotés, tu as quatres premières interactions. Dans l'exemple de la tut'rentrée, tu as 4 charges alternées, +q et -q l'une après l'autre. Donc pour un coté de longueur a tu auras déjà : -q^2/a (-qxq, divisé par la distance r entre les charges, ici c'est "a"). Comme tu as 4 cotés, tu multiplies par 4, et tu te retrouves avec le -4q^2/a

Ensuite, il faut pas oublier que des interactions en diagonale sont possibles : 2 diagonales, de longueur a racine(2) (cf pythagore, à savoir !). Donc +q x +q pour la première diagonale, et -q x -q pour la deuxième, au final, 2q^2 / a racine(2).

Ton résultat final est donc bien 2q^2/a racine(2) - 4q^2/a

Pour un triangle il n'y a que 3 cotés et pas de diagonale c'est encore plus simple du coup !
Pour le potentiel électrique en un point, c'est la même façon de procéder, sauf que là tu vas regarder non plus les interactions des différentes charges entres elles mais l'interaction qu'aura chaque charge avec un point du système (souvent pris comme étant le centre du carré).(du coup ta valeur de r ne sera pas la même forcément, il faudra faire attention !)

J'espère t'avoir un peu éclairé, c'est pas forcément évident sur le forum à l'expliquer (surtout d'un portable, je peux même pas mettre les formules au propre, désolé..). Si malgré tout tu comprends pas, viens me voir après la séance de tutorat, ou selon si tu es sur Pasteur ou Valrose nous y seront pour assister à vos cours, dans la limite de notre temps quand même :)
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Re: Energie electrostatique et potentiel electrique

Messagepar Sam » 25 Sep 2011, 11:34

Salut !! :)

Pour le calcul de l'énergie électrostatique , tu vas utiliser ta formule kQq/r de l'énergie potentielle avec des charges , sauf que tu vas additionner toutes les énergies de toutes les paires de charges présentes .
Par exemple , dans un carré tu as 4 paires pour les côtés , et 2 paires pour les diagonales ( si tu appelles les charges placées sur les côtés 1,2 ,3 ,4 --> tu fais les paires 1/2 , 2/3 , 3/4 , 4/1 et 1/3 , 2/4 ) . Si ton carré à un coté a, la diagonale fait a sqrt(2) --> énergie des côtés = 4kQq/a , énergie des diagonales = 2Qq/asqrt(2) . Tu additionnes : 4Qq/a + 2Qq/asaqrt(2) ( si tu as des charges positives et négatives , tu as des signes en plus , dans l'exemple de la tut rentrée , tu as des charges alternées -q q --> pour tes cotés tu as donc -4q2/a et pour les diagonales 2q2/asqrt(2) . Je te conseille de faire un dessin pour comprendre :) )

Pour le potentiel électrique , tu ne préoccupes plus des paires mais d'une distribution à partir d'une charge ( en général placée au centre ) . Toujours dans le carrés , tu prends les centre . La distance entre le centre et le sommet est de asqrt(2) / 2 . Comme ce ne sont plus des paires mais une distribution , ta formule est maintenant kq/r . De la meme facon tu pars du centre et tu distribues vers toutes les autres charges possibles ( 4 sommets --> 4 fois la distribution ) . Comme tes charges sont alternées + et - tu vas avoir 2 fois kq/(asqrt(2)/2) ( soit 2*2kq/asqrt(2) ) et 2 fois -kq/(asqrt(2)/2) ( soit -2*2kq/asqrt(2) )

Donc : pour l'énergie potentielle , chaque charge doit etre en couple avec chacune des autres
pour le potentiel électrique , tu pars de la charge au centre et tu fais en sorte de faire la distribution vers chacune des autre charge

est ce que tu trouves ca assez clair ? Si ce n'est pas le cas , je te conseille d'aller voir directement un tuteur et on te réexpliquera tout ca :)
Essaie de te faire les schémas . Bon courage :wink:
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Sam
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Re: Energie electrostatique et potentiel electrique

Messagepar lauraaa » 25 Sep 2011, 12:33

Waouh super merci! J'ai fais un dessin et ca va beaucoup beaucoup mieux :D
Merci vous faites un boulot génial :D!!
Bonne journée :)
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