Il s'agit de mesurer des différences de potentiels UAM entre un point fixe A (choisi comme référence) et un point mobile M de l'espace où règne le champ électrostatique afin de tracer les lignes joignant les positions du point M pour lesquelles UAM est constante (lignes équipotentielles).
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Une cuve rhéographique contenant une solution de sulfate de cuivre de concentration 0,01 mol/L et munie de 2 plaques de cuivre rectangulaires plaquées aux bords opposés de la cuve. Les 2 plaques sont reliées à un générateur de tension continue de 6 V (UAB = 6V). Un voltmètre numérique muni d'une borne spéciale permet de mesurer UAM grâce à une sonde plongeant dans la solution. Précautions: - Les plaques doivent toucher le fond de la cuve. - La sonde de mesure doit être tenue verticalement. |
Déplacer la sonde sur la surface de chacune des plaques. Noter les observations.
Déplacer la sonde perpendiculairement aux plaques (du + vers le -). Noter les observations.
Déplacer la sonde parallèlement aux plaques. Noter les observations.
Déterminer l'ensemble des points M de la cuve qui vérifient: UAM = constante = k
Pour une constante k donnée, on recherchera suffisamment de points de façon à pouvoir tracer une ligne appelée « équipotentielle ».
On choisira 7 à 8 valeurs de UAM différentes, pour visualiser plusieurs équipotentielles.
Les lignes équipotentielles ainsi matérialisées appartiennent en réalité à des surfaces équipotentielles verticales.
Entre 2 points quelconques de 2 surfaces équipotentielles distinctes, on peut mesurer la même différence de potentiel : UAM = VA - VM
Représenter, à l'échelle, sur papier millimétré le fond de la cuve, la position des plaques et 7 ou 8 lignes équipotentielles (intersection entre les surfaces équipotentielles et le fond de la cuve)
Les lignes de champ sont en tout point perpendiculaires aux surfaces équipotentielles. Elles sont orientées dans le sens des potentiels décroissants. Dessiner à main levée quelques lignes de champ.
Représenter la valeur de UAM en fonction de AM sur la ligne de champ médiane perpendiculaire aux plaques. Déduire de ce graphe la propriété valeur du champ électrique le long de cette ligne. Déterminer sa valeur et délimiter sur le document la zone où le champ a ces caractéristiques particulières.
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Lorsqu'on déplace la sonde sur la surface de chacune des plaques, la tension mesurée est constante. UAM = 6,3 V si M est sur la plaque négative. UAM = 0 V si M est sur la plaque positive. Les plaques sont des surfaces équipotentielles. |
Lorsqu'on déplace la sonde perpendiculairement aux plaques UAM varie (UAM augmente si déplacement du + vers le -). La différence de potentiel dépend de la distance aux plaques.
Lorsqu'on déplace la sonde parallèlement aux plaques, UAM évolue peu, surtout dans la zone centrale.
Les surfaces équipotentielles doivent être parallèles aux plaques.
Les surfaces équipotentielles sont l'ensemble des points M vérifiant UAM = cte
Les lignes de champ sont perpendiculaires aux surfaces équipotentielles; elles sont orientées dans le sens des potentiels décroissants.
La zone où le champ est uniforme doit présenter des lignes de champ parallèles. La valeur du champ y est constante.
Traçons UAM = f(AM) dans la zone où les lignes de champ sont parallèles.
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On constate que UAM = K.d K = pente = UAM/d représente la valeur du champ électrique E : E = 0,6 V/cm |
