Calcul du Potentiel Électrique au Point P

Calcul du Potentiel Électrique au Point P

Comprendre le Calcul du Potentiel Électrique au Point P

Un laboratoire de physique explore les champs électriques générés par des configurations spécifiques de charges.

Dans une expérience, des chercheurs placent trois charges ponctuelles fixes dans un vide, et on demande de déterminer le potentiel électrique à un point spécifique de l’espace en raison de ces charges.

Données Fournies:

  • Charge \(Q_1 = +2 \mu C\) (microcoulombs) placée au point \((0, 0, 0)\).
  • Charge \(Q_2 = -3 \mu C\) placée au point \((1, 0, 0)\) mètre.
  • Charge \(Q_3 = +4 \mu C\) placée au point \((0, 1, 0)\) mètre.
  • Le point P, où le potentiel électrique doit être calculé, est situé à \((1, 1, 0)\) mètre.
  • Constante de Coulomb \(k = 8.988 \times 10^9 \, \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2\).

Questions:

1. Calculez la distance entre chaque charge et le point P.

2. Utilisez la formule du potentiel électrique pour une charge ponctuelle, pour trouver le potentiel électrique au point P dû à chaque charge individuellement.

3. Additionnez les contributions potentielles des trois charges pour obtenir le potentiel électrique total au point P.

Correction : Calcul du Potentiel Électrique au Point P

1. Calcul des distances

Calculons les distances entre chaque charge et le point P :

  • Distance \(r_1\) entre \(Q_1\) et P :

\[ r_1 = \sqrt{(1-0)^2 + (1-0)^2 + (0-0)^2} \] \[ r_1 = \sqrt{1 + 1} \] \[ r_1 = \sqrt{2} \, \text{m} \]

  • Distance \(r_2\) entre \(Q_2\) et P :

\[ r_2 = \sqrt{(1-1)^2 + (1-0)^2 + (0-0)^2} \] \[ r_2 = \sqrt{0 + 1} \] \[ r_2 = 1 \, \text{m} \]

  • Distance \(r_3\) entre \(Q_3\) et P :

\[ r_3 = \sqrt{(0-1)^2 + (1-1)^2 + (0-0)^2} \] \[ r_3 = \sqrt{1 + 0} \] \[ r_3 = 1 \, \text{m} \]

2. Calcul des potentiels individuels

Calcul des potentiels électriques causés par chaque charge :

  • Potentiel \( V_1 \) causé par \( Q_1 \):

\[ V_1 = \frac{k \times Q_1}{r_1} \] \[ V_1 = \frac{8.988 \times 10^9 \times 2 \times 10^{-6}}{\sqrt{2}} \] \[ V_1 = \frac{17.976 \times 10^3}{1.414} \] \[ V_1 \approx 12712.4 \, \text{V} \]

  • Potentiel \( V_2 \) causé par \( Q_2 \):

\[ V_2 = \frac{k \times Q_2}{r_2} \] \[ V_2 = \frac{8.988 \times 10^9 \times (-3 \times 10^{-6})}{1} \] \[ V_2 = -26964 \, \text{V} \]

  • Potentiel \( V_3 \) causé par \( Q_3 \):

\[ V_3 = \frac{k \times Q_3}{r_3} \] \[ V_3 = \frac{8.988 \times 10^9 \times 4 \times 10^{-6}}{1} \] \[ V_3 = 35952 \, \text{V} \]

3. Calcul du potentiel total au point P

Sommons les contributions potentielles pour obtenir le potentiel total :

\[ V_{\text{total}} = V_1 + V_2 + V_3 \] \[ V_{\text{total}} = 12712.4 + (-26964) + 35952 \] \[ V_{\text{total}} \approx 21700.4 \, \text{V} \]

Conclusion:

Le potentiel électrique total au point P dû aux charges \( Q_1 \), \( Q_2 \), et \( Q_3 \) est approximativement de 21700.4 volts. Cet exercice permet de comprendre comment les contributions des différentes charges s’additionnent pour affecter le potentiel électrique en un point donné, en tenant compte de leurs signes et de leur éloignement relatif.

Calcul du Potentiel Électrique au Point P

D’autres exercices d’électricité statique:

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Force exercée par un dipôle électrique

Force exercée par un dipôle électrique Comprendre la Force exercée par un dipôle électrique Dans le domaine de l'électricité statique, un dipôle électrique est constitué de deux charges de signes opposés mais de même magnitude, séparées par une petite distance. Ce...

Calcul du moment dipolaire

Calcul du moment dipolaire Comprendre le Calcul du moment dipolaire En physique, le moment dipolaire électrique est une mesure de la séparation des charges positives et négatives dans un système. Il joue un rôle crucial en électrostatique, influençant les interactions...

Calcul du potentiel électrique au centre d’un carré

Calcul du potentiel électrique au centre d'un carré Comprendre le Calcul du potentiel électrique au centre d'un carré Vous êtes physicien dans un laboratoire qui étudie les champs électriques produits par différentes configurations de charges. Une configuration...

Calcul du Flux Électrique à Travers une Surface

Calcul du Flux Électrique à Travers une Surface Comprendre le Calcul du Flux Électrique à Travers une Surface En électrostatique, le flux électrique à travers une surface fermée est une quantité importante pour déterminer la charge totale enfermée par cette surface....

Calcul de l’énergie potentielle d’une sphère

Calcul de l'énergie potentielle d'une sphère Comprendre le Calcul de l'énergie potentielle d'une sphère Une sphère métallique de rayon \(R = 0.1\,\text{m}\) est uniformément chargée avec une densité de charge \(\rho = 8.85 \times 10^{-12}\,\text{C/m}^3\). Cette sphère...

Étude d’un Précipitateur Électrostatique

Étude d'un Précipitateur Électrostatique Comprendre l'Étude d'un Précipitateur Électrostatique Dans une usine de traitement des déchets industriels, un précipitateur électrostatique est utilisé pour éliminer les particules fines en suspension dans les gaz...

Condensateurs en Série et en Parallèle

Condensateurs en Série et en Parallèle Comprendre les Condensateurs en Série et en Parallèle Dans un laboratoire de physique, un étudiant est chargé de concevoir un circuit nécessitant une capacité spécifique. Il dispose de plusieurs condensateurs et doit déterminer...

Calcul de la Surface d’un Condensateur

Calcul de la Surface d'un Condensateur Comprendre le Calcul de la Surface d'un Condensateur Vous êtes un ingénieur en électronique travaillant sur la conception d'un circuit qui inclut un condensateur pour stabiliser la tension et réduire les fluctuations de...

Champ et Potentiel Électriques pour une Charge

Champ et Potentiel Électriques pour une Charge Comprendre le Champ et Potentiel Électriques pour une Charge Dans un laboratoire de recherche en physique, une expérience est menée pour étudier les champs électriques générés par une charge ponctuelle. Cette expérience...

Différence de potentiel entre deux points

Différence de potentiel entre deux points Comprendre la Différence de potentiel entre deux points Une expérience en laboratoire est mise en place avec deux plaques parallèles chargées, l'une positive et l'autre négative, séparées par une distance fixe, générant ainsi...