Cartographie d'un champ électrostatique

[invite452d5d89]

onsoir, j'ai un devoir dans lequel je n'ai pas compris grand chose il y a certaines auxquelles j'ai essayé de répondre mais je ne sais pas si mes réponses sont correctes et d'autres questions auxquelles je n'ai pas répondu malgré avoir effectué plusieurs recherches j'ai également mis les documents nécessaires pour que quelqu'un puisse m'apporter des pistes afin d'y arriver. Merci
1) a) Déterminer le signe de la charge électrique de la particule créant le champ du document 1
rep : Le signe de la charge éléctrique de la particule qui crée ce champ est négative car on observe que la direction et le sens du champ éléctrostatique sont attirés par la particule chargée et les lignes de champs convergent en ligne droite à partir de la particule chargée
1)B) Cette carte ne tient pas compte de la norme du champ. Proposer une explication pratique.
je n'ai malheureusement rien trouve ici
1)c)Une autre particule de charge éléctrique positive est placée dans ce champ en un point quelconque.En utilisant le document , caracteriser la direction et le sens de la force éléctrostatique quelle subit.
rep: la direction de cette charge et son sens vont etre que les forces de la particule s'éloigneront et donc les les lignes de champs divergeront en ligne droite a partir de la charge .
2a)Le programme Python du document 2 a produit la carte de champ du document 1.En utilisant le document 3, le modifier pour qu'il produise la carte du champ éléctrostatique créé par la particule de charge q1, déjà présente et une autre particule de charge électrique q2=e, positionnée en (x2=1m ; y2=0m ) Executer le programme ainsi modifié
2b)A l'aide de cette carte de champ, caractériser la direction et le sens de la force éléctrostatique que subirait une particule de charge électrique positive, placée en M(0m ; 0m)
2c)Meme question au point N(0m ; 1m)
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[gts2]

1)B) Cette carte ne tient pas compte de la norme du champ. Proposer une explication pratique.
je n'ai malheureusement rien trouve ici

- comme le champ est en 1/r, la longueur varierait beaucoup et on ne verrait rien (soit champ raisonnable en périphérie et au environ de la charge des flèches qui sortiraient du cadre, soit raisonnable au niveau de la charge et des flèches quasi ponctuelles ailleurs)
- on n'a pas le programme qui trace, il y a peut-être des raisons à ce niveau.

1)c)Une autre particule de charge électrique positive est placée dans ce champ en un point quelconque.En utilisant le document , caractériser la direction et le sens de la force éléctrostatique qu'elle subit.
rep: la direction de cette charge et son sens vont etre que les forces de la particule s'éloigneront et donc les les lignes de champs divergeront en ligne droite a partir de la charge .

"la direction de cette charge" ? "les forces de la particule s'éloigneront" ? Il faut vous relire : cela n'a pas de sens.

Il faut simplement utiliser la définition de E : F=qE.

"les lignes de champs divergeront en ligne droite a partir de la charge" ce n'est pas la question.

[invite452d5d89]

Merci beaucoup pour votre aide et votre réponse cependant je bloque encore aux questions suivantes concernant le programme pourriez vous mapporter quelques pistes si cela ne vous dérange pas et encore excusez moi de vous dérangez. Merci

[gts2]

2)a) Le document 3 dit que les champs s'additionnent. Le document 2 indique comment calculer le champ pour une particule. Donc comment calculer pour deux particules ?

2)b et 2)c c'est de nouveau F=qE

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite452d5d89]

Le professeur nous a indiqué qu'il fallait modifier le champ c'est a dire reprendre la base et le modifier en y ajoutant des éléments cependant je ne sais pas comment faire cela

[gts2]

Dans le document 2 est donné le programme pour calculer le champ E1 créé par la particule 1.
Il doit être facile d'écrire le programme pour calculer le champ E2 créé par la particule 2.
Ensuite le document 3 indique que E=E1+E2.

Je ne comprends pas ce que tu ne comprends pas (sic). Essaye d'expliciter ce qui te pose pb dans le document 2.

[invite452d5d89]

merci infiniment alors voilà j'ai tentée de procéder de la manière suivante mais je ne sais pas si c'est la bonne manière de résoudre cette question :
###Particule 1
q1=-e #Charge électrique
x1=-1 #Abscisse en m
y1=0 #Ordonnée en m
###Distance particule 1- point (x,y)
r1=((x-x1)**2+(y-y1)**2)**0.5
r2=((x-x2)**2+(y-y2)**2)**0.5
###Cordonnées radiale champ E1
E1=K*q1/r1**2
E2=K*q2/r2**2
###Cordonnées vecteur unitaire 1
ux1=(x-x1)/r1
uy1=(y-y1)/r1
ux2=(x-x2)/r2
uy2=(y-y2)/r2
###Cordonnées cartésiennes champ E1
Ex1=E1*ux1
Ey1=E1*uy1
Ex2=E2*ux2
Ey2=E2*uy2
Néanmoins je ne vois pas comment faire pour que l'on voit bien qu'il y la particule 2 qui se "rajoute" dans le programme , par exemple est il possible de mettre : ###Particule + Particule 2

[invite452d5d89]

et je ne comprends pas pourquoi utiliser encore la définition de F=qe alors que ce sont deux questions avec des valeurs différentes , c'est à dire qu'il y a forcément une partie de la reponse a la question qui sera différente de l'autre réponse

[gts2]

C'est bien compris. Pour la réponse à ta question je ne sais pas car on a pas la suite du programme.

Disons que si pour le placement de la charge 1 on une ligne de type
plt.tracepoint(x1,y1,'r') on peut ajouter une ligne plt.tracepoint(x2,y2,'b')

Et pour le tracé des vecteurs, il doit y avoir qqch du genre
plt.traceVecteurs(X, Y,Ex1,Ey1, ...)
sachant que les champs s'ajoutent, la modification doit être simple.

Sinon il faudra bien des lignes pour définir la deuxième particule. Dans ton programme q2 x2 y2 ne sont pas définis. De nouveau copier-coller de
###Particule 1
q1=-e #Charge électrique
x1=-1 #Abscisse en m
y1=0 #Ordonnée en m
et modifications.

[gts2]

et je ne comprends pas pourquoi utiliser encore la définition de F=qe alors que ce sont deux questions avec des valeurs différentes , c'est à dire qu'il y a forcément une partie de la reponse a la question qui sera différente de l'autre réponse

Pour moi en effet les trois questions 1)c) 2)b) et 2)c) sont identiques.
La 1)c) est générique, on explique avec des mots, en s'appuyant sur des principes physiques, le lien entre la direction du champ électrique et la force.
Pour 2)b) et 2)c), cela serait plutôt une application numérique (ou géométrique) de 1)c) et il faut donc répondre avec des valeurs ou des indications géométriques type horizontal/vertical gauche/droite ...

[invite452d5d89]

###Particule 1
q1=-e #Charge électrique
x1=-1 #Abscisse en m
y1=0 #Ordonnée en m
q2=e #Charge éléctrique
x2=1 #Abscisse en m
y2=0#Ordonée en m
###Distance particule 1- point (x,y)
r1=((x-x1)**2+(y-y1)**2)**0.5
r2=((x-x2)**2+(y-y2)**2)**0.5
###Cordonnées radiale champ E1
E1=K*q1/r1**2
E2=K*q2/r2**2
###Cordonnées vecteur unitaire 1
ux1=(x-x1)/r1
uy1=(y-y1)/r1
ux2=(x-x2)/r2
uy2=(y-y2)/r2
###Cordonnées cartésiennes champ E1
Ey1=E1*uy1
Ex2=E2*ux2
Ey2=E2*uy2
Mais cependant pour le "plt.tracepoint" nous ne l'avions jamais étudié alors je ne sais pas si il est nécessaire de le mettre

[invite452d5d89]

pour les questions 2b et 2c en fait je ne vois pas comment expliquer cela a partir du champ ou puis je tirer l'information que le vecteur est vertical, horizontal ou autre. merci!!

[gts2]

Vous connaissez le point que vous pouvez le placer sur la carte, il suffit ensuite de "lire" la direction et le sens de E.

[gts2]

Mais cependant pour le "plt.tracepoint" nous ne l'avions jamais étudié alors je ne sais pas si il est nécessaire de le mettre

On est d'accord, le programme ne concerne que la calcul du champ E pas son tracé.

Sinon pour le "plt.tracepoint", j'ai dit "une ligne du type", il y a de (très) forte chance que la fonction tracepoint n'existe pas, il faudrait remplacer par la fonction adéquate de votre bibliothèque de tracé...

[invite452d5d89]

Je dois donc dire que E se dirige vers la particule de signe négatif (= direction) mais je ne vois absolument pas ce que je peut dire du sens de cette particule M

[invite452d5d89]

je sais que je dois utiliser la reltion F=q*E cependant il me faut ces deux valeurs or je ne connais que celle de q et comment puis je donner la direction et le sens avec seulemnt le résultat de cette relation la

[gts2]

Je dois donc dire que E se dirige vers la particule de signe négatif (= direction)

Oui mais il me semble que vous l'avez déjà indiqué au premier message. "direction" en fait "direction et sens" (se dirige vers implique bien le sens)

mais je ne vois absolument pas ce que je peut dire du sens de cette particule M

"sens de cette particule M" ?

[gts2]

Vous n'avez pas besoin de "valeur" puisqu'on demande uniquement direction et sens.

Sinon qu'est ce qui est représenté sur le graphe du document 1 ?

[invite452d5d89]

Je ne vois absolument pas comment la relation F=q*E peut-elle m'indiquer le sens ainsi que la direction de la force que subit la particule M et de plus je narrive pas a distinguer le sens et la direction.
Merci de prendre de votre temps pour me répondre, excusez moi de vous déranger a chaque fois.

[gts2]

Pour F=qE, il faut lire le document 4 d'ailleurs appelé plutôt Maths. ici q est positif et E est connu.

Un exemple, la verticale donne une direction, mais on peut se déplacer sur cette verticale soit vers le haut, soit vers le bas : c'est le sens.

[invite452d5d89]

Je comprends un peu mieux mais je ne vois pas ou E est connu dans le document (maths)

[gts2]

Le texte Maths dit "la direction de est celle de " ; "le sens de est celui de si , opposé à celui de si "

Il suffit de remplacer par

[invite452d5d89]

En sachant que (vecteur)F =q(positif)*(vecteur)E donc (vecteur)E=(vecteur)F/q = k*(q1/r²) Je dirais que sa direction est radiale et son sens est centrifuge car q1 est positif et supérieur a 0

[gts2]

Cela est juste, mais ce n'est pas la question posée, on va prendre la 2)b)

"A l'aide de cette carte de champ, caractériser la direction et le sens de la force éléctrostatique que subirait une particule de charge électrique positive, placée en M(0m ; 0m)"

Donc il ne s'agit pas de partir de la loi de Coulomb, mais de la carte de champ, carte sur laquelle on lit au point (0,0)
A partir de ce E, on en déduit " la direction et le sens de la force F" par

[invite452d5d89]

2b)direction: horizontale et sens : vers la gauche
2c)direction:verticale et sens : vers la gauche
est ce correct ou faut il que j'apporte des précisions supplémentaires?

[gts2]

2)b) OK

Pour 2)c) en (0,1) je vois une flèche incliné à 45° vers le bas et la gauche, donc non verticale.
Si c'était vertical, vers la gauche n'aurait pas de sens.

[invite452d5d89]

2c) elle est donc horizontale ?
faut-il justifier ces réponses ? on ma egalemnt dit quil ne fallait pas lire sur ce document 1 mais quil fallait avoir le logiciel afin davoir la "vraie" carte de champ

[gts2]

Si c'est incliné à 45°, cela n'est ni horizontal, ni vertical !?

Pour ce qui est de la carte, elle m'a l'air correcte, cela permet de voir le principe, après vous pouvez tracer la vraie carte.

Pour ce qui est de la justification, cela dépend des habitudes de la classe, mais en général, on attend une réponse argumentée, après on peut plus ou moins rédiger.
En plus à l'écrit papier, vous pouvez faire des petits dessins avec des flèches ("un bon croquis vaut mieux qu'un long discours")

[invite452d5d89]

Alors il n'y a pas de direction ? est-il possible de retrouver des exemples sur internet pour faire un schéma

[gts2]

Comment cela il n'y a pas de direction : la direction Paris-Bordeaux n'est ni Nord-Sud, ni Ouest-Est, pourtant la direction Paris-Bordeaux existe à 45° des deux précédentes ?