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Programme de la colle 17
Colle 17 – lundi 1er au vendredi 5 février 2021
- Chapitre 3 : Electrostatique.
Les compétences par ordre d’importance :
- Calcul du champ et du potentiel du à une ou plusieurs charges ponctuelles.
- Calcul du champ du à un plan infini ou à une sphère chargée uniformément en volume.
- Calcul de la capacité d’un condensateur plan , accélération d’une charge dans un champ uniforme ( à partir de l’énergie)
- Analogies entre champ de gravitation et champ électrostatique.
- Calcul du champ dans d’autres configurations (couche épaisse, fil, sphère creuse)
- Energie électrostatique du noyau.
Chapitre 4 : dipole électrostatique : tous les étudiants doivent savoir recalculer le potentiel, et en déduire le champ (gradient fourni). Pour le reste, les formules doivent être fournies.
Chapitre 5 : magnétostatique : champ du fil rectiligne infini, superpositions, symétries du champ magnétique, topographie du champ magnétique.
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Programme de la colle 16
Colle 16 – lundi 25 au vendredi 29 janvier 2021
Chapitres 3 : Electrostatique.
Les compétences par ordre d’importance :
- Calcul du champ et du potentiel du à une ou plusieurs charges ponctuelles.
- Calcul du champ du à un plan infini ou à une sphère chargée uniformément en volume.
- Calcul de la capacité d’un condensateur plan , accélération d’une charge dans un champ uniforme ( à partir de l’énergie)
- Analogies entre champ de gravitation et champ électrostatique.
- Calcul du champ dans d’autres configurations (couche épaisse, fil, sphère creuse)
- Energie électrostatique du noyau.
Notions et contenus
Capacités exigibles
· Électrostatique
2.1 Champ électrostatique
Loi de Coulomb. Champ et potentiel électrostatiques créés par une charge ponctuelle : relation E = - grad V. Principe de superposition.
Circulation conservative du champ électrique et signification physique : énergie potentielle d’une charge q dans un champ E.
Équation locale rot E = 0.
Propriétés de symétrie.
Théorème de Gauss et équation locale divE=r/e0.
Propriétés topographiques.
Citer l’ordre de grandeur du champ créé par le noyau sur l’électron dans un atome d’hydrogène.
Associer la circulation de E au travail de la force qE.
Utiliser le théorème de Stokes. Associer les propriétés locales rot E = 0 dans tout l’espace et E=-grad V.
Associer la relation E = - grad V au fait que les lignes de champ sont orthogonales aux surfaces équipotentielles et orientées dans le sens des potentiels décroissants.
Exploiter les propriétés de symétrie des sources (translation, rotation, symétrie plane, conjugaison de charges) pour prévoir des propriétés du champ créé.
Choisir une surface adaptée et utiliser le théorème de Gauss.
Justifier qu’une carte de lignes de champs puisse ou non être celle d’un champ électrostatique ; repérer d’éventuelles sources du champ et leur signe. Associer l’évolution de la norme de E à l’évasement des tubes de champ loin des sources.
Déduire les lignes équipotentielles d’une carte de champ électrostatique, et réciproquement.
Évaluer le champ électrique à partir d’un réseau de lignes équipotentielles.
2.2 Exemples de champs électrostatiques
Plan infini uniformément chargé en surface.
Condensateur plan modélisé par deux plans parallèles portant des densités superficielles de charges opposées et uniformes. Capacité. Densité volumique d’énergie électrostatique.
Établir l’expression du champ créé.
Établir l’expression du champ créé.
Déterminer la capacité du condensateur.
Citer l’ordre de grandeur du champ disruptif dans l’air.
Associer l’énergie d’un condensateur apparue en électrocinétique à une densité volumique d’énergie.
Noyau atomique modélisé par une boule uniformément chargée : énergie de constitution de la distribution.
Exprimer l’énergie de constitution du noyau à un préfacteur numérique près par analyse dimensionnelle.
Obtenir le préfacteur numérique en construisant le noyau par adjonction progressive de charges apportées de l’infini.
Relier les ordres de grandeur mis en jeu : rayons et énergies. Justifier la nécessité de l’interaction forte.
2.3 Analogies avec le champ gravitationnel
Analogies formelles entre champ électrostatique et champ gravitationnel.
Mettre en évidence les analogies formelles entre les forces électrostatique et gravitationnelle pour en déduire l’analogie des propriétés des champs.