Electrostatique
Electrostatique
Electrostatique
1. Électrisation
Principe d’électrostatique :
Toutes les charges électrostatiques sont des multiples d’une charge élémentaire :
=⋅
= 1,6 ⋅ 10
C (page 145)
ℎ =
ℎ ′é = −
----
• La baguette en plastique arrache des électrons à la peau de lapin :
-----
14. Électrostatique Physique passerelle Page 2 sur 8
3. Loi de Coulomb
La force avec laquelle deux charges s’attirent ou se repoussent est donnée par la loi de Coulomb :
( ***(
)
! !"
|! ⋅ !" |
=⋅
"
(page 145)
Nm"
= 9 ⋅ 10 $ " '
C
(page 145)
( ***(
)
+ +
• La force de Coulomb est attractive si les charges ont des signes contraires :
( ***(
)
+ −
Exercice 1
Vrai ou faux ? Vrai Faux
a) Un atome porte une charge électrique positive.
b) Un électron n'a pas de masse.
c) Le noyau est environ dix fois plus petit que l'atome.
d) Le nombre d'électrons caractérise un type donné d'atomes.
e) Les électrons ne peuvent pas quitter l'atome.
f) Un corps chargé positivement présente un défaut d'électrons.
Exercice 2
Compléter les phrases suivantes :
a) Un atome est formé d'un et d' .
b) Entre le et les , il existe un vide de matière.
c) Le noyau est chargé . Un porte une charge négative.
d) Le symbole de l'électron est .
e) L'atome est du point de vue électrique.
f) Le rassemble presque toute la masse de l'atome.
Exercice 5
On dispose de trois baguettes chargées. La première et la deuxième se repoussent ; la deuxième et la
troisième s'attirent. Que se passe-t-il entre la première et la troisième ?
Exercice 6
Une personne tente d'électriser une tige métallique qu'elle tient dans une main en la frottant avec un
chiffon. Pourquoi n'y parvient-elle pas ?
Le chiffon est un isolant.
La tige est un isolant.
Le chiffon est conducteur.
La tige est conductrice.
Exercice 8
Calculer la charge d'une baguette de verre si on lui a arraché 250 milliards d'électrons. Rép. : 0,04 μC
Exercice 9
Combien d'électrons y a-t-il dans un éclair dont la charge vaut 1 C ? Rép. : 6,25 · 1018
Exercice 10
On frotte une baguette de plastique avec une peau de lapin. À la fin de l’opération, la charge de la peau de
lapin = 0,02 μC.
a) Déterminer la charge ′ de la baguette de plastique. Rép. : -0,02 · μC
b) Déterminer le nombre d'électrons transférés. Rép. : 1,25 · 1011
c) Indiquer dans quel sens les électrons ont été transférés. Rép. : peau → bagueKe
Exercice 11
On réalise l'expérience suivante :
a) Expliquer dans le détail par quels processus les sphères se sont chargées.
b) Déterminer le signe de la charge de chaque sphère après l'expérience.
Exercice 13
Sachant que la charge de l'électron vaut −1,6 ∙ 10
C, que vaut la charge du noyau d'hydrogène ?
Rép. : 1,6 · 10-19 C
Exercice 14
Deux petites sphères chargées électriquement se trouvent à la distance l'une de l'autre. Comment varie la
force électrique sur chacune des sphères, si :
a) ...on double la charge de l'une des sphères ?
b) ...on double la charge de chacune des sphères ?
c) ...on double la distance entre les sphères sans modifier leur charge électrique ?
Exercice 15
Deux petites sphères sont chargées électriquement. On triple la distance qui les sépare. Comment varie
l’intensité des forces électriques qui s’exercent sur elles ?
Elle est divisée par trois.
Elle est multipliée par trois.
Elle est divisée par six.
Elle est multipliée par six.
Elle est divisée par neuf.
Elle est multipliée par neuf.
Exercice 17
Deux petites sphères sont distantes de 60 mm. La première a une charge de 0,3 μC et la seconde une
charge de −0,4 μC. Déterminer la direction, le sens et l'intensité des forces exercées sur chaque sphère.
Rép. : F = 0,3 N
Exercice 18
Deux boules initialement neutres se trouvent à 5 cm l'une de l'autre. Par frottement, on enlève 6 ∙ 103
électrons à l’une et on les dépose sur l’autre.
a) Que vaut la charge électrique de chaque boule ? Rép. : qA = 9,6 nC ; qB = -9,6 nC
b) Que vaut l'intensité de la force exercée sur chacune d'elles ? Rép. : 3,3 · 10-4 N
Exercice 20
Trois charges ponctuelles = 14 nC, " = −26 nC et 4 = 21 nC sont alignées comme sur le schéma :
a) Calculer la force →" exercée par la charge 1 sur la charge 2. Rép. : 5,11 · 10-4 N
b) Calculer la force 4→" exercée par la charge 3 sur la charge 2. Rép. : 4,91 · 10-4 N
c) Dessiner (sans respecter d'échelle) →" et 4→" .
d) Calculer l’intensité de la résultante des forces agissantes sur la charge 2. Rép. : 2 · 10-5 N
Exercice 21
Quelle est la force de répulsion électrique s’exerçant entre 2 protons dans un noyau de fer si l’on suppose
que la distance qui les sépare est de 4 6 10
7 m ? Rép. : 14,40 N
Exercice 22
Trois charges ponctuelles sont fixées sur une droite, comme l’indique la figure ci-dessous. On connaît :
= " = +1,8 ∙ 10
9 C ; ;" = 12 cm et ";4 = 6 cm.
a) Quel doit être le signe de 4 pour que la résultante des forces exercées sur " par et par 4 puisse
être nulle ? Justifiez votre réponse.
b) Dessiner et nommer les forces électriques qui agissent sur " .
c) Calculer la valeur de 4 pour que la résultante des forces exercées sur " soit nulle. Rép. : 4,5 · 10-8 C
d) On déplace maintenant 4 en lui faisant décrire un arc de cercle de 90°. Calculer la résultante des forces
que et 4 exercent sur " . Rép. : 0,028 N
Exercice 24
Deux charges ponctuelles identiques de 2 g chacune sont suspendues au plafond. Leurs fils font un angle
= = 3° par rapport à la verticale lorsqu’elles se trouvent à une distance = 10 cm l’une de l’autre. Que
valent ces charges ? Rép. : ±338 μC
Exercice 25
Gaston construit un générateur de Van de Graaff. Pour déterminer la charge ! que ce dernier contient,
Gaston suspend une charge test de masse < à une distance du générateur et mesure l’angle ? qu’elle
fait avec la verticale, comme le montre l’illustration ci-dessous :
a) Indiquez les principales forces agissant sur la charge test et établissez l’équation d’équilibre.
b) Explicitez la relation entre l’angle ?, la distance , les charges ! et et la masse <.
c) Déterminez la valeur de ! en utilisant les données numériques ci-dessous :
? = 36° = 6 @A = 40 < < = 10 Rép. : -0,211 μC