PHYSIQUE

Champs et interactions dans l'univers

Liste des compétences exigibles

Formules et méthodes

Connaître la définition d'un référentiel galiléen.

Référentiels particuliers dans lesquels le principe d'inertie est vérifié. Le référentiel héliocentrique est galiléen ainsi que tous les référentiels en translation rectiligne et uniforme par rapport à lui.

Connaître la définition d'un référentiel géocentrique, héliocentrique, référentiels galiléens approchés.

Le référentiel géocentrique lié au centre de la Terre; Le référentiel héliocentrique lié au centre du Soleil. Le référentiel géocentrique n'est pas galiléen. Mais pour des expériences de courte durée, on peut le supposer comme tel (galiléen approché).

Connaître la loi de la gravitation universelle  (expression vectorielle).

Deux corps ponctuels de masses respectives m_A et m_B exercent l'un sur l'autre des forces attractives opposées: _A->B = - _B->A = -G (m_Am_B/AB²) _AB;  

_AB est le vecteur unitaire selon AB dirigé de A vers B; G = 6,67.10^-11 uSI

Connaître l'expression du champ de gravitation créé par un objet ponctuel ou à symétrie sphérique.

Un objet ponctuel ou à symétrie sphérique, de masse M placé en un point O, crée en un point P un champ de gravitation (P)=-G (M/OP²) _OP

(en N/kg ou m.s^-2) ; La force de gravitation exercée sur une masse m en P est:

_o->P= - G(mM/OP²)_OP = m. (P)

Connaître la définition d'un champ uniforme et savoir qu'au voisinage du sol, dans un domaine restreint, le champ de pesanteur est uniforme.

Un champ est uniforme dans une portion d'espace si le vecteur champ est constant en direction et en valeur en tout point de cet espace. Localement le champ de pesanteur peut être considéré comme uniforme.

Connaître la loi de Coulomb

(expression vectorielle).

Soient  2 charges ponctuelles dans le vide q_A en A et q_B B. L'action de q_A sur q_B est décrite par un vecteur force appliqué en B et ayant les caractéristiques suivantes:

_A->B = (1/4pe°) (q_Aq_B/AB²) _AB

Analogies et différences entre la loi de la gravitation et la loi de Coulomb.

Analogie formelle: k(m_Am_B)/r² et k'(q_Aq_B)/r²

Différence vectorielle:   gravitation attractive - Coulomb attractive ou répulsive.

Différence d'ordre de grandeur : à l’échelle de l’atome la gravitation << Coulomb

Connaître la relation de définition du champ électrique.

Un objet ponctuel ou à symétrie sphérique, de charge Q, placé en un point O, crée en un point P un champ électrique (P)=(1/4pe°) (Q/OP²) _OP               ( en V/m)

La force électrostatique exercée par Q sur q placée en P est:

_o->P  =(1/4pe°) (Qq/r²) _OP = q. (P)

Décrire un dispositif permettant d'obtenir un champ électrique uniforme.

Le condensateur plan : 2 plaques métalliques planes parallèles de grande dimension face à la distance d  qui les sépare. Entre les armatures d'un condensateur plan à air, le champ électrique est uniforme

Connaître les caractéristiques du champ électrique dans un condensateur plan.

Il a pour valeur: E = U/d = Q/(e₀S)  (U = ddp entre les plaques; S = surface en regard).  Le vecteur  est dans le sens des potentiels décroissants (du + vers le -).

Savoir qu'une aiguille aimantée peut jouer le rôle d'un détecteur de champ magnétique et indiquer la direction et le sens du vecteur champ magnétique.

Savoir que l'existence d'un champ magnétique implique celle d'aimants ou de courants (et réciproquement).

Spectres magnétiques (le vecteur  sort par le nord)

 d'un aimant droit,                d'un aimant en U,                             d'un solénoïde:

Savoir que la valeur du champ magnétique créé par un courant varie linéairement avec I en l'absence de milieux magnétiques.

La valeur du champ magnétique uniforme créé à l'intérieur d'une bobine comportant N spires, ayant une longueur L et parcourue par un courant d'intensité I est :

B = k.I = µ₀NI/L.

Décrire un dispositif permettant d'obtenir un champ magnétique uniforme.

Solénoïde parcouru par un courant constant

(le sens du champ est donné par la règle du bras gauche du bonhomme d'Ampère). Champ uniforme à l'intérieur.