Cours Electrostatique et Electrocinétique PDF SMPC S2 Gratuit

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Présentation du Cours Electrostatique et Electrocinétique

Introduction

Un corps électriquement neutre possède autant de charges positives (protons) que négatives (électrons). Il peut arriver qu’un corps à l’origine neutre perde ou gagne des charges négatives. Une fois chargé, ce corps va modifier les propriétés électriques de son environnement, il devient capable de faire apparaître une charge à distance en attirant ou repoussant les charges contenues dans un autre corps; c’est l’influence électrique.

Si des effets électrostatiques se produisent, c’est qu’il y a eu un déplacement de charges d’un matériau à un autre; il y a électrisation d’un corps.

Ce sont ces charges en excès ou en manque, en tout cas non compensées qui sont responsables des effets électriques sur ce corps.

Un matériau est dit conducteur parfait si lorsqu’il devient électrisé, les porteurs de charges non compensés peuvent se déplacer librement dans tout le volume occupé par le matériau.

Un isolant (= diélectrique) parfait= Porteurs de charges non compensés ne peuvent se déplacer librement, ils restent localisés à l’endroit où ils ont été déposés.

Loi de Coulomb: Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) a déterminé les propriétés des forces électrostatiques exercées par une charge ponctuelle q1 sur une autre charge ponctuelle q2:
La force est radiale c’est à dire dirigée selon la droite qui joint les deux charges.

Elle est proportionnelle au produit des charges.
Elle est attractive si les charges sont de signes opposées sinon répulsives.
Elle varie à l’inverse du carré de la distance entre les deux charges.

Phénomènes électrostatiques : notion de charge électrique

Quiconque a déjà vécu l’expérience désagréable d’une « décharge électrique » lors d’un contact avec un corps étranger connaît un effet électrostatique. Une autre manifestation de l’électricité statique consiste en l’attraction de petits corps légers (bouts de papier par ex.) avec des corps frottés (règles, pour continuer sur le même ex.). Ce type de phénomène est même rapporté par Thalès de Milet, aux alentours de 600 av. J.-C. : il avait observé l’attraction de brindilles de paille par de l’ambre jaune frotté… Le mot électricité, qu désigne l’ensemble de ces manifestations, provient de « elektron », qui signifie ambre en grec.

L’étude des phénomènes électriques s’est continuée jusqu’au XIXème siècle, où s’est élaborée la théorie unifiée des phénomènes électriques et magnétiques, appelée électromagnétisme. C’est à cette époque que le mot « statique » est apparu pour désigner les phénomènes faisant l’objet de ce cours. Nous verrons plus loin, lors du cours sur le champ magnétique, pourquoi il en est ainsi. On se contentera pour l’instant de prendre l’habitude de parler de phénomènes électrostatiques.

Pour les mettre en évidence et pour apporter une interprétation cohérente, regardons deux expériences simples.

Plan du Cours

Partie 1 : Electrostatique

• Chapitre I: Charges électriques -loi de Coulomb
• Chapitre II : Champ électrostatique – potentiel électrostatique
• Théorème de Gauss – Conducteurs électriques en équilibre – Phénomène d’influenceEtude des condensateurs – Energie électrostatique- Energie d’un conducteur- Energie de systèmes de conducteurs – Energie des condensateurs

Partie 2: Electrocinétique

• Chapitre I: Courant électrique – densité de courant – conductivité, mobilité et résistivité d’un conducteur – loi d’Ohm microscopique – résistance électrique -Loi d’ohm – générateurs et récepteurs
• Chapitre II: – Etude des réseaux électriques : loi de Pouillet – Lois de Kirchhoff- théorème de Thévenin – théorème de Norton – théorème de superposition – Transformation étoile triangle.

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