Série d'exercices : Force et champ électrostatiques - 1er s
Classe:
Première
Exercice 1 : pendule et force électrostatique
Une bille de masse est suspendu à un fil de longueur
La bille porte une charge électrique que l'on souhaite déterminer.
En approchant horizontalement une tige isolante qui porte à son extrémité une charge , la bille est attirée par la tige et le fil fait un angle par rapport à la verticale.
Les charges et sont situés à une distance
1) Faire le bilan des forces qui s'exercent sur la bille et les représenter
2) Écrire la condition d'équilibre
3) Déterminer l'intensité de la force électrostatique.
4) En déduire la charge portée par la bille.
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig520.png)
Exercice 2
On place aux points et deux boules métalliques identiques et supposées ponctuelles.
La distance entre et est égale à
La boule porte la charge et la boule porte la charge
On note milieu du segment et la médiatrice de contenue dans le plan de la figure.
Soit un point de distant de du point (figure 1)
1.1. Définir la ligne de champ.
Représenter le spectre électrique des deux charges placées en et
1.2. Représenter les vecteurs champs électriques et créés respectivement par et au point
1.3. Exprimer la valeur de et de en fonction de , , et
Montrer que
2. On notera le champ électrique créé par les deux boules et au point
2.1. Déterminer les coordonnées et du vecteur dans le repère orthonormé en fonction de , , et
2.2. Montrer que :
2.3. Déduire la valeur de au point
On donne
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig521.png)
Exercice 3
Deux charges électriques ponctuelles sont placées aux points et distants de
La charge placée en vaut celle placée en vaut
1. Énoncer la loi de Coulomb.
2.1. Déterminer les caractéristiques de la force exercée par sur et la force exercée par sur
2.2. Représenter et
3. Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrostatique créé par ces deux charges électriques en ces deux cas, puis les représenter.
3.1. Au milieu de segment
3.2. En un point de la médiatrice de , situé à de
4. Quelles sont les caractéristiques d'un champ électrique uniforme (donner un schéma de spectre de champ)
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig522.png)
Exercice 4
Trois pendules électrostatiques sont formés de trois petites sphères identiques , et , supposées ponctuelles, de même masse , suspendues par des fils de masses négligeables à un support horizontal de telle façon que leurs points d'attache respectifs , et ce sont régulièrement espacés : (voir Figure ci-dessous).
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig531.png)
Les deux fils supportant les sphères et sont de même longueur , égale à , et forment tous les deux un angle avec la verticale.
Le fil supportant la sphère est vertical et d'une longueur telle que les centres de , et sont alignés dans un même plan horizontal.
Les sphères et portent chacune la même charge :
La sphère porte une charge de valeur double de celle de
Données :
Distance entre les centres de et égale à la distance entre les centres de et :
Accélération de la pesanteur :
Interaction de Coulomb :
Interaction de Newton :
On néglige les actions de l'air, ainsi que les interactions gravitationnelles entre les sphères.
1. Quel est le signe de ?
Justifier.
2. On s'intéresse à l'équilibre de
2.1. Faire le bilan des forces qui s'exercent sur , sans faire intervenir, pour simplifier, l'action de
2.2. Représenter ces forces sur un schéma, sans souci d'échelle mais en respectant leurs directions, leurs sens et leurs points d'application.
2.3. Énoncer la condition d'équilibre de
2.4. En déduire la valeur de l'angle
2.5. Déterminer les valeurs des forces qui s'exercent sur
3. On s'intéresse à l'équilibre de
3.1. Faire le bilan des forces qui s'exercent sur
3.2. Représenter ces forces sur un schéma, sans souci d'échelle mais en respectant leurs directions, leurs sens et leurs points d'application.
3.3. Déterminer les valeurs des forces qui s'exercent sur
Exercice 5
Une tige isolante est inclinée d'un angle avec l'horizontale.
1. On fixe en une charge , en une charge
Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrostatique au point situé sur la tige à de
2. Une petite sphère portant une charge , de masse , peut coulisser sans frottement sur la tige , elle s'immobilise en
a) Faire le bilan des forces qui s'exercent sur la sphère ; les représenter.
b) En appliquant la condition d'équilibre de la sphère, calculer la masse et la valeur de la réaction de la tige.
On donne
3. En maintenant la tige horizontalement, la sphère reste-t-elle immobile ?
Si non dans quel sens va-t-elle se déplacer ?
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig532.png)
Exercice 6
On donne la constante électrostatique
Le schéma de la figure 1 représente deux pendules électrostatiques, de même longueur , portant, respectivement, à leurs extrémités libres deux boules supposées ponctuelles et de même masse et de charges respectives
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig533.png)
Lorsqu'on rapproche les pendules l'un de l'autre, ils prennent la position d'équilibre indiquée sur le schéma de la figure
À l'équilibre, chacun des deux pendules fait un angle très petit avec
La distance séparant les deux points d'attache et des deux pendules est
1. Calculer la distance à l'équilibre.
2.1. Représenter toutes les forces exercées sur les boules et
2.2. Déterminer la valeur de la force de l'interaction électrique existant entre les boules et
Exercice 7
Deux points et sont situés sur la circonférence d'un cercle de centre et de rayon
En et on place respectivement deux boules ponctuelles chargées de même charge et de masses négligeables.
1. Représenter les forces électriques et qui constituent l'interaction électrique existant entre et
Donner les caractéristiques de
2.1. Représenter, au point , les vecteurs champs électrostatiques de et créés respectivement par les charges et
Calculer la valeur de
2.2. Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrostatique créé par l'ensemble des deux charges au point
3. Au point , on place un corps ponctuel de masse qui porte une charge de valeur absolue , il prend une position d'équilibre stable.
3.1. Représenter la force exercée par et sur la charge
Quel est le signe de ?
Justifier la réponse.
3.2 Écrire la condition d'équilibre du corps ponctuel
Calculer la masse du corps
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig534.png)
Exercice 8
Une sphère de centre est attachée au point par un fil isolant de masse négligeable et de longueur
La sphère, de masse , porte une charge
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig535.png)
1. On la soumet à un champ électrique uniforme , horizontal, orienté comme indique la figure.
Le fil s'incline alors d'un angle par à rapport à la verticale.
En déduire la valeur de la charge
Intensité du champ électrostatique
2. On superpose au champ électrostatique précédent, un autre champ électrostatique uniforme vertical.
Quels doivent être le sens et l'intensité du champ pour que le fil s'incline sur la verticale d'un angle
3. Quelle serait l'inclinaison si l'on changeait le sens de sans modifier son intensité
Exercice 9
Deux petites sphères métalliques et identiques sont fixées aux extrémités et d'une barre.
On a :
Les sphères sont chargées et portent respectivement les charges et
On introduit ce dispositif entre deux plaques parallèles.
Lorsque celles-ci sont branchées à la terre, la barre est parallèle aux plaques, et le fil n'est pas tordu.
Lorsque les plaques sont branchées à la terre, la barre est parallèle aux plaques, et le fil n'est pas tordu.
Lorsque les plaques sont branchées à un générateur haute tension, il existe un champ électrostatique uniforme perpendiculaire aux plaques.
La barre fait alors un angle avec la direction précédente et reste horizontale
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig536.png)
1. Calculer en fonction de , , et le moment des forces électrostatiques par rapport à l'axe de rotation du dispositif.
2. Calculer le moment du poids du système par rapport à l'axe de rotation.
3. Le dispositif étant en équilibre, le fil de torsion exerce des actions mécaniques dont le moment par rapport à l'axe de rotation est proportionnel à l'angle de rotation :
Avec
Calculer sachant que : ; ;
Exercice 10
En deux points et tels que , sont placées deux charges ponctuelles égales et de même signe.
On se propose de déterminer le champ électrique crée par ces deux charges en un point tel que
Établir, en fonction de , et ; l'expression du champ électrique crée par les deux charges au point dans chacun des cas représentés sur les schémas suivants :
1) Le point se trouve sur le segment entre les points et :
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig537.png)
2) Le point se trouve dans l'alignement de à l'extérieur du segment du côté du point :
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig538.png)
3) Le point est situé sur la médiatrice du segment :
![](https://sunudaara.com/sites/default/files/fig539.png)
Exercice 11
Une charge ponctuelle est placée au sommet d'un carré de de côté
1. Déterminer les caractéristiques (valeur, direction et sens) des champs électriques et créés par cette
charge aux points et
2. Représenter ces champs
3. Représenter quelques lignes de champs autour du point
4. On place une charge ponctuelle au point
4.1. Déterminer les caractéristiques (valeur, direction et sens) de la force électrique s'exerçant sur cette charge.
4.2. Représenter cette force
4.3. Représenter, à la même échelle, la force électrique qui s'exerce sur la charge
Commentaires
Imad Msaadi (non vérifié)
dim, 03/14/2021 - 20:19
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correction de l'exercices électrostatique
Jean_Berchmans_... (non vérifié)
sam, 09/25/2021 - 08:47
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AIDER MON ENFANT EN COURS DE PHYSISQUE
Sidiahmedaly (non vérifié)
jeu, 03/10/2022 - 21:08
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Correction calorimetr
Hanane (non vérifié)
mer, 02/08/2023 - 19:38
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Reponse
Saif (non vérifié)
mar, 11/14/2023 - 17:20
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Résoudre un problème de physique
Saif (non vérifié)
mar, 11/14/2023 - 17:20
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Résoudre un problème de physique
Mark (non vérifié)
dim, 03/21/2021 - 12:29
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Appréciait
Mark (non vérifié)
dim, 03/21/2021 - 12:29
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Appréciait
Fatima Dia (non vérifié)
ven, 04/09/2021 - 12:12
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Correction de la serie
Dered (non vérifié)
dim, 06/27/2021 - 22:25
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Ggyyy
Malick cisse (non vérifié)
dim, 06/27/2021 - 22:28
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Voir
DJE BI (non vérifié)
mer, 04/14/2021 - 15:42
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Apprendre quelques notions sur la science
Anonyme (non vérifié)
mer, 04/14/2021 - 15:43
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Y'a des bons exercices qui
Khota fall (non vérifié)
mar, 05/18/2021 - 08:37
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D'avoir des bonnes note en classe
Mame Abdoulaye Niass (non vérifié)
mer, 04/27/2022 - 01:06
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Réussie
Mouhamadou Mokh... (non vérifié)
lun, 06/07/2021 - 22:09
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Le savoir
Thiané (non vérifié)
jeu, 06/17/2021 - 21:08
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Comment calculer l'angle d'un
Thiané ngom (non vérifié)
sam, 06/19/2021 - 02:23
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Force
Abibou Brym (non vérifié)
sam, 11/27/2021 - 14:13
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Corrigé des exercices
Khadre Leye (non vérifié)
dim, 05/15/2022 - 19:03
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Iheb saada (non vérifié)
sam, 11/12/2022 - 23:36
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Exercices champ et potentiel electrostatique
Faustin (non vérifié)
jeu, 10/06/2022 - 03:26
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Remarque
abdeljalil (non vérifié)
jeu, 02/02/2023 - 18:01
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correction de l'exercice de champ electrostatique
Anonyme (non vérifié)
ven, 02/17/2023 - 14:21
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correction des exercices svp,
Anonyme (non vérifié)
ven, 02/17/2023 - 14:21
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correction des exercices svp,
Tézia (non vérifié)
ven, 01/12/2024 - 05:59
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Ça va aller
Asensow (non vérifié)
mar, 01/30/2024 - 01:53
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Merci infiniment
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