CARTOGRAPHIER un champ électrostatique uniforme. Équipotentielles. 1e spé. PC | Contrôle continu BAC

Summary

Dans cette vidéo, l'expérimentateur présente une méthode pour cartographier un champ électrostatique en utilisant une cuve rhéographique remplie d'une solution conductrice. En appliquant une tension entre deux électrodes, la variation de la tension est mesurée le long de lignes équipotentielles. L'expérience démontre qu'un champ électrique uniforme peut être caractérisé par la relation ΔU/Δd, où la tension mesurée est proportionnelle à la distance, et le champ électrique reste constant tout au long de la mesure. L'expérimentateur explique également la distinction entre lignes de champ et lignes équipotentielles.

Takeaways

• 😀 La cuve rhéographique permet de mesurer le potentiel dans un champ électrostatique à l'aide d'une solution conductrice.
• 😀 Les électrodes sont disposées face à face, l'une étant la référence (0V) et l'autre étant reliée au générateur de tension.
• 😀 Le voltmètre mesure la tension en fonction de la distance entre la sonde et l'électrode de référence.
• 😀 La tension mesurée augmente au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'électrode de référence et se rapproche de l'autre électrode.
• 😀 La relation entre la distance (d) et la tension (U) est linéaire, ce qui permet de tracer une droite sur un graphique.
• 😀 La pente de cette droite (ΔU/Δd) représente la valeur du champ électrique (exprimée en V/m).
• 😀 Si la tension appliquée est modifiée, la pente de la droite change, ce qui impacte la force du champ électrique.
• 😀 Un champ électrique uniforme est caractérisé par un champ constant en tout point entre les deux électrodes.
• 😀 Les lignes de champ et les lignes équipotentielles sont distinctes : les premières montrent la direction du champ, les secondes représentent les zones de même potentiel.
• 😀 L'expérience démontre que le champ électrique entre les électrodes est uniforme, avec une même valeur partout sur une ligne parallèle aux électrodes.

Q & A

Quel est l'objectif de l'expérience décrite dans le script ?

L'objectif est de cartographier un champ électrostatique en mesurant la tension entre deux électrodes et en étudiant la variation de cette tension en fonction de la distance.

Quels matériels sont utilisés pour réaliser l'expérience ?

Les matériels utilisés sont un générateur de tension continue, un voltmètre, une cuve rhéographique remplie d'une solution conductrice (comme le sulfate de cuivre), et deux électrodes de cuivre planes.

Comment les mesures de tension sont-elles prises dans l'expérience ?

Une sonde reliée au voltmètre est déplacée le long de la cuve rhéographique, et la tension est mesurée à différents points, de manière à observer comment elle varie en fonction de la distance par rapport à l'électrode de référence.

Que signifie le terme 'champ uniforme' dans le contexte de l'expérience ?

Un champ uniforme signifie que la valeur du champ électrique (E) est constante à tous les points entre les deux électrodes, quelle que soit la position de la sonde.

Comment peut-on calculer l'intensité du champ électrique à partir des mesures ?

L'intensité du champ électrique peut être calculée en utilisant la formule ΔU/Δd, où ΔU est la différence de potentiel et Δd est la distance entre les points mesurés. Le résultat donne l'intensité du champ en volts par mètre (V/m).

Quelle est la relation entre la tension appliquée et le champ électrique mesuré ?

Plus la tension appliquée entre les électrodes est grande, plus le champ électrique sera intense, car la pente de la courbe de tension par rapport à la distance (ΔU/Δd) sera plus élevée.

Qu'est-ce que les lignes équipotentielles et comment sont-elles liées au champ électrique ?

Les lignes équipotentielles représentent les endroits où le potentiel électrique est constant. Elles sont perpendiculaires aux lignes de champ électrique, et leur forme aide à visualiser la direction et la force du champ électrique.

Pourquoi est-il important de noter que le champ électrique est uniforme dans cette expérience ?

Un champ uniforme simplifie l'analyse car il permet de prédire les valeurs de la tension à différents points avec une certaine régularité. Cela montre aussi que la force du champ ne change pas en fonction de la position, ce qui est un trait caractéristique des champs générés entre des plaques parallèles.

Quel est l'impact de la variation de la tension sur la valeur du champ électrique ?

La valeur du champ électrique varie directement avec la tension appliquée. Si la tension est diminuée (par exemple à 4,5V), l'intensité du champ électrique sera plus faible, car la pente de la courbe de tension par rapport à la distance sera plus faible.

Quelles différences y a-t-il entre les lignes de champ et les lignes équipotentielles ?

Les lignes de champ indiquent la direction et le sens du champ électrique, partant de la charge positive et se dirigeant vers la charge négative. Les lignes équipotentielles, en revanche, relient les points de même potentiel et sont toujours perpendiculaires aux lignes de champ.