Champ et lignes de champ Champ, lignes de champ et potentiel

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Le champ de gravitation ou champ électrique en un point de l’espace est le quotient de la force de gravitation ou force électrique qui s’exerce sur un corps placé en ce point, par la masse ou par la charge de ce corps. Si un point se déplace dans un champ en suivant toujours la direction et le sens indiqué par le vecteur champ, il décrit une ligne qu’on appelle ligne de champ. Les lignes de champ produites par un corps ponctuel sont des demi-droites radiales. Pour les champs produits par des charges, les lignes de champ vont toujours des charges positives aux charges négatives.

Notions
- champ scalaire, champ vectoriel, potentiel et ligne de champ
- construction des lignes de champ à partir d’équipotentielles
- construction d’équipotentielles à partir des lignes de champ
- champ produit en un point par un nombre quelconque de sources.

Exercices
- 1. Pourquoi le potentiel est-il le champ le plus simple de l’électromagnétisme ?
b) De quel type de champ s’agit-il ?
- 2. Donnez une interprétation physique du potentiel électrique en le comparant au potentiel de gravitation. Indication : envisagez ce qui se passe lorsque vous déplacez une masse ou une charge test dans un champ de potentiels.
- 3. Représentez le champ de potentiels créé par une charge positive.
b) Comment ce champ est-il modifié si la charge est négative ?

Champs
Les images ci-dessus représentent des champs. Laquelle représente un champ de potentiels ?

- 4. Indiquez quelle est l’image qui représente un champ de potentiels.
b) Que représente l’autre image ?
- 5. Quelle information une ligne du champ de potentiels donne-t-elle ?
b) Comment appelle-t-on une telle ligne ?
c) Quelle information une ligne de champ fournit-elle ?
d) Quelle relation existe-t-il entre les lignes du champ de potentiels et les lignes du champ de forces ?

Représentation tridimensionnelle d’un champ
Cette représentation permet d’obtenir les lignes du champ de potentiel et les lignes de champ. Comment ?

- 6. Esquissez les équipotentielles de gravitation du système Terre-Lune.
b) De quel type de champ s’agit-il ?
c) Dessinez quelques lignes du champ de gravitation au voisinage de la Lune.
d) De quel type de champ s’agit-il ?
e) Dessinez le vecteur champ en différents points de la droite passant par le centre de la Terre et le centre de la Lune.
f) A quelle hauteur, mesurée depuis la surface lunaire, le champ de gravitation s’annule-t-il ?