Flashcards : Électrostatique et interactions électriques (57 cartes)

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1Question

À quoi la charge électrique est-elle quantifiée à l'échelle atomique ?

Réponse

À des multiples de la charge élémentaire $e \approx 1{,}602\times10^{-19}\,\mathrm{C}$ .

2Question

Comment définit-on la densité volumique de charge ?

Réponse

Par $\rho(\vec r,t)=\frac{dq}{d\tau}$ .

3Question

Quelle est l'unité de la densité volumique de charge ?

Réponse

Le coulomb par mètre cube ( $\mathrm{C\,m^{-3}}$ ).

4Question

Quelle formule donne la charge totale dans un volume V ?

Réponse

$Q_{\mathrm{tot}}=\iiint_V\rho(P,t)\,d\tau$ .

5Question

Quelle formule donne la force exercée par une charge ponctuelle q₁ sur q₂ ?

Réponse

$\vec F_{1\to2}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q_1q_2}{r^2}\vec u_{1\to2}$

6Question

Comment s'exprime le champ électrostatique créé par une charge ponctuelle q en P au point M ?

Réponse

$\vec E(M)=\frac{q}{4\pi\varepsilon_0 r^2}\vec u_{P\to M}$

7Question

Que représente r dans la formule du champ électrostatique créé par une charge ponctuelle ?

Réponse

La distance entre P et M.

8Question

Quelle est la formule du potentiel électrostatique créé par une charge ponctuelle q à distance r ?

Réponse

$V(r)=\frac{q}{4\pi\varepsilon_0 r}$

9Question

Comment le champ électrostatique est-il lié au potentiel ?

Réponse

$\vec E=-\operatorname{grad}V$

10Question

Quelle est l'expression de l'énergie potentielle d'une charge q dans un potentiel V ?

Réponse

$E_p=qV$

11Question

Quelle formule exprime le principe de superposition du champ électrique ?

Réponse

$\vec E(M)=\sum_i\vec E_i(M)$

12Question

Comment s'exprime le potentiel total selon le principe de superposition ?

Réponse

Le potentiel total est la somme des potentiels individuels.

13Question

Quelle formule donne le champ électrique pour une distribution volumique de densité ρ ?

Réponse

$\vec E(M)=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\iiint_D\rho(P)\frac{\overrightarrow{PM}}{PM^3}\,d\tau$

14Question

Qu'est-ce qu'une ligne de champ en électrostatique ?

Réponse

Une courbe tangente en tout point au champ électrostatique et orientée dans le sens du champ.

15Question

Comment les lignes de champ se comportent-elles autour d'une charge positive ?

Réponse

Elles divergent à partir d'une charge positive.

16Question

Comment les lignes de champ se comportent-elles autour d'une charge négative ?

Réponse

Elles convergent vers une charge négative.

17Question

Qu'est-ce qu'une surface équipotentielle ?

Réponse

Le lieu des points où le potentiel électrostatique est constant.

18Question

Quelle est la relation entre lignes de champ et surfaces équipotentielles ?

Réponse

Les lignes de champ sont orthogonales aux surfaces équipotentielles.

19Question

Dans quel sens sont orientées les lignes de champ par rapport au potentiel ?

Réponse

Dans le sens des potentiels décroissants.

20Question

Qu'est-ce qu'un plan de symétrie d'une distribution de charges ?

Réponse

Un plan où deux points symétriques portent des charges égales.

21Question

Qu'est-ce qu'un plan d'antisymétrie d'une distribution de charges ?

Réponse

Un plan où deux points symétriques portent des charges opposées.

22Question

Quelle est la direction du champ électrostatique sur un plan de symétrie ?

Réponse

Le champ appartient au plan de symétrie.

23Question

Quelle est la direction du champ électrostatique sur un plan d'antisymétrie ?

Réponse

Le champ est perpendiculaire au plan d'antisymétrie.

24Question

Comment se définit la circulation d'un champ vectoriel $\vec A$ ?

Réponse

C'est l'intégrale curviligne $\int_\Gamma \vec A \cdot d\vec M$ le long d'un chemin orienté.

25Question

Quelle est la valeur de la circulation du champ électrostatique entre A et B ?

Réponse

Elle vaut $V(A)-V(B)$ .

26Question

Quelle est la circulation du champ électrostatique sur un contour fermé ?

Réponse

Elle est nulle.

27Question

Quelle est l'équation locale de Maxwell-Faraday en électrostatique ?

Réponse

$\operatorname{rot}\vec E=\vec 0$ .

28Question

Comment se calcule le flux électrique à travers une surface orientée S ?

Réponse

Par l'intégrale double $\Phi=\iint_S\vec E\cdot d\vec S$ .

29Question

Quelle est l'équation locale de Maxwell-Gauss ?

Réponse

$\operatorname{div}\vec E=\frac{\rho}{\varepsilon_0}$ .

30Question

Que dit le théorème de Gauss sur le flux sortant à travers une surface fermée ?

Réponse

Il vaut $\oiint_S\vec E\cdot d\vec S=\frac{Q_{\mathrm{int}}}{\varepsilon_0}$ .

31Question

Quelle est l'équation de Poisson pour le potentiel électrostatique ?

Réponse

$\Delta V + \frac{\rho}{\varepsilon_0} = 0$

32Question

Quelle équation obtient-on quand la densité de charge est nulle ?

Réponse

L'équation de Laplace $\Delta V = 0$

33Question

Qu'est-ce qu'un dipôle électrostatique ?

Réponse

Deux charges ponctuelles opposées q et −q séparées par une petite distance d.

34Question

Quelle est la formule du moment dipolaire électrique ?

Réponse

$\vec p=q\,\overrightarrow{NP}$

35Question

Comment s'exprime le potentiel d'un dipôle à grande distance ?

Réponse

$V(r,\theta)=\frac{p\cos\theta}{4\pi\varepsilon_0r^2}=\frac{\vec p\cdot\overrightarrow{OM}}{4\pi\varepsilon_0r^3}$

36Question

Quelle est l'énergie potentielle d'un dipôle dans un champ extérieur ?

Réponse

$E_p=-\vec p\cdot\vec E_{\mathrm{ext}}$

37Question

Que fait la solvatation autour d'un ion ?

Réponse

Elle entoure l'ion de molécules de solvant.

38Question

Quelle est la conséquence de la solvatation sur la charge d'un ion ?

Réponse

Elle écrante sa charge.

39Question

Que forme la solvatation autour de la première sphère ?

Réponse

Une deuxième sphère de solvatation.

40Question

Quelle formule relie le moment dipolaire induit au champ extérieur ?

Réponse

$\vec p=\alpha\varepsilon_0\vec E_{\mathrm{ext}}$

41Question

Quelle est la formule de l'énergie potentielle d'une molécule polarisable ?

Réponse

$E_p=-\frac12\alpha\varepsilon_0E_{\mathrm{ext}}^2$

42Question

Quelles forces comprennent les forces de Van der Waals ?

Réponse

Les forces de Keesom, Debye et London.

43Question

Quelle est l'expression du champ électrique au-dessus d'un plan chargé de densité σ?

Réponse

$\vec E=\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}\vec e_z$

44Question

Quelle est l'expression du champ électrique au-dessous d'un plan chargé de densité σ?

Réponse

$\vec E=-\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}\vec e_z$

45Question

Quel est le champ électrique entre les armatures d'un condensateur plan chargé +σ et −σ?

Réponse

$\vec E=\frac{\sigma}{\varepsilon_0}\vec e_z$

46Question

Quel est le champ électrique à l'extérieur d'un condensateur plan chargé?

Réponse

Il est nul.

47Question

Quelle est la formule de la capacité d'un condensateur plan de surface S et d'écartement e?

Réponse

$C=\frac{\varepsilon_0S}{e}$

48Question

Quelle est la densité volumique d'énergie électrostatique dans un condensateur plan?

Réponse

$u_E=\frac12\varepsilon_0E^2$

49Question

Quelle relation caractérise une distribution surfacique de charge ?

Réponse

$dq=\sigma\,dS$ avec $\sigma$ en $\mathrm{C\,m^{-2}}$ .

50Question

Quelle relation caractérise une distribution linéique de charge ?

Réponse

$dq=\lambda\,dl$ avec $\lambda$ en $\mathrm{C\,m^{-1}}$ .

51Question

Comment s'exprime le travail de la force électrique entre deux points A et B ?

Réponse

$W_{A\to B}=E_p(A)-E_p(B)=-\Delta E_p$

52Question

Pourquoi le travail de la force électrostatique s'exprime-t-il par $W_{A\to B}=-\Delta E_p$ ?

Réponse

Parce que la force électrostatique est conservative.

53Question

Quelle est la formule du potentiel créé par une distribution volumique ?

Réponse

$V(M)=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\iiint_D\frac{\rho(P)}{PM}\,d\tau$

54Question

Quand une surface de Gauss est-elle efficace ?

Réponse

Quand le champ est perpendiculaire et uniforme en norme sur la partie utile.

55Question

Quelle est l'expression du moment des forces sur un dipôle dans un champ extérieur ?

Réponse

$\vec M=\vec p\wedge\vec E_{\mathrm{ext}}$

56Question

À quoi est homogène la polarisabilité α ?

Réponse

À un volume.

57Question

Quel est l'ordre de grandeur de la polarisabilité α ?

Réponse

Celui du volume de la molécule.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 42 questions sur Électrostatique et interactions électriques.

1. Concernant la quantification de la charge électrique :

2. Parmi les propositions suivantes concernant la densité volumique de charge, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Faire le QCM →

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