📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Champ électrostatique $\vec{E}$ : Créé par une charge $q$ en un point $M$, il est défini par $\vec{E}(M) = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{q}{r^2} \vec{u}$.
- Potentiel électrostatique $V$ : Scalaire relié au champ par $\vec{E} = -\vec{grad} V$. On choisit souvent $V(\infty) = 0$.
- Théorème de Gauss : $\Phi_E = \iint_S \vec{E} \cdot \vec{n} , dS = \frac{Q_{int}}{\epsilon_0}$. Très utile en cas de symétrie (sphérique, cylindrique, plane).
- Dipôle électrostatique : Système de deux charges $+q$ et $-q$ distantes de $a$. Moment dipolaire $\vec{p} = q\vec{a}$.
Méthodes à maîtriser
- Calcul du champ : Utiliser la superposition pour des charges ponctuelles ou le théorème de Gauss si le système présente des symétries.
- Calcul du potentiel : Utiliser $V = \sum \frac{q_i}{4\pi\epsilon_0 r_i}$ ou intégrer $\vec{E}$ si le champ est connu.
- Utilisation des symétries : Déterminer la direction du champ avant tout calcul (plan de symétrie/antisymétrie).
Exemples corrigés
- Champ d'une sphère chargée : Pour $r > R$, $\vec{E} = \frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r^2} \vec{u}_r$. Pour $r < R$, $\vec{E} = \vec{0}$ (si conductrice).
- Potentiel d'une charge ponctuelle : $V(r) = \frac{q}{4\pi\epsilon_0 r}$.
Erreurs fréquentes
- Oublier le signe de la charge lors du calcul du potentiel.
- Confondre le champ (vecteur) et le potentiel (scalaire).
- Appliquer Gauss sans vérifier les conditions de symétrie (invariance et symétrie).