Interactions et champs - Spécialité
Champs, forces et lignes de champs
Exercice 1 : Identifier un champ à partir d'une image
La notion de champ sert à décrire des grandeurs physiques définies en tout point de l’espace.
Un champ peut être de type vectoriel ou scalaire.
On donnera une réponse correctement rédigée, exemple : C'est un atome.
On donnera un symbole en réponse.
Exercice 2 : Claquage de l'air, champ électrostatique
Soumis à un champ électrostatique très intense, l'air s'ionise. Il se forme alors un arc électrique : c'est le
claquage de l'air.
C’est ce phénomène qui est responsable des éclairs.
On considère le champ créé par une petite bille portant une charge électrique positive \( q \).
- Pour l'air sec, le champ de claquage est \( E = 3\:600\:\text{kV}\mathord{\cdot}\text{m}^{-1} \).
- Permittivité du vide : \( ε_{0} = 8,854 \times 10^{-12}\:\text{F}\mathord{\cdot}\text{m}^{-1} \)
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera la réponse sous la forme d'un entier positif pour une augmentation et négatif pour une diminution.
Exercice 3 : Champs et forces - Electrostatique
Soit un champ électrostatique \( \overrightarrow{E} \) uniforme à l'intérieur
d'un condensateur.
Dans ce condensateur, une particule de charge \( q = 7,9\:mC \)
subit une force \( \overrightarrow{F} \) telle que \( F = 6,0 \times 10^{-2}\:N \).
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 4 : Condensateur plan Force/Champs/Charge
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 5 : Comparer deux interactions fondamentales
On donne également que la valeur de la force électrostatique s'exerçant sur deux corps en interaction ayant \(q\) et \(q'\) pour charges électriques et étant séparés par une distance \(d\) est donnée par la relation : \[ F_e = k \mathord{\cdot} \frac{|q \mathord{\cdot} q'|}{d^{2}} \] où \(k\) est la constante de Coulomb et vaut : \( 9,0 \times 10^{9} \: N \mathord{\cdot} m^{2} \mathord{\cdot} C^{-2}\).
Donner l'ordre de grandeur, sous la forme d'une puissance de \(10\), du rapport de la valeur de la force gravitationnelle sur la valeur de la force électrostatique dans le cas de deux électrons séparés d'une distance de \(5,52 \times 10^{-7}\:m\). Sachant que :
- La masse d'un électron vaut : \( 9,109 \times 10^{-31}\:kg \)
- La charge d'un électron vaut : \( -1,602 \times 10^{-19}\:C \)