Concepts et formules sur les champs électriques, les circuits et le magnétisme pour l'examen AP Physics C : E&M, fondé sur le calcul différentiel et intégral. Recto : le terme ou la formule. Verso : la définition ou la formule, avec une brève remarque d'utilisation.
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- Champ électrique
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La force par unité de charge positive exercée en un point ; E = F/q, mesuré en N/C ou en V/m.- E = kQ/r^2
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Champ électrique créé par une charge ponctuelle Q à une distance r ; k = 8,99 x 10^9 N*m^2/C^2 (constante de Coulomb) ; le champ est dirigé radialement vers l'extérieur à partir d'une charge positive.- Loi de Coulomb
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F = k*Q1*Q2/r^2 ; la force entre deux charges ponctuelles dépend du produit des charges et de l'inverse du carré de la distance qui les sépare.- Potentiel électrique
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L'énergie potentielle par unité de charge positive en un point ; V = U/q, mesuré en volts ; représente le travail par unité de charge nécessaire pour amener une charge de l'infini jusqu'à ce point.- V = kQ/r
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Potentiel électrique créé par une charge ponctuelle Q à une distance r ; mesuré en volts ; la différence de potentiel entre deux points est le travail par unité de charge pour déplacer une charge de l'un à l'autre.- Principe de superposition
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Le champ électrique total en un point est la somme vectorielle des champs créés par chacune des charges ; le potentiel total est la somme scalaire des potentiels.- Flux électrique
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Phi_E = E*A*cos(theta) ; mesure des lignes de champ qui traversent une surface d'aire A, selon un angle theta par rapport à la direction du champ ; mesuré en N*m^2/C.- Loi de Gauss
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Le flux électrique à travers toute surface fermée est égal à la charge enfermée divisée par epsilon_0 ; Phi_E = Q_enfermée/epsilon_0 (où epsilon_0 = 8,85 x 10^-12 F/m).- Surface de Gauss
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Surface fermée imaginaire, choisie pour tirer parti de la symétrie dans l'application de la loi de Gauss ; le plus souvent une sphère, un cylindre ou un plan infini ; le module du champ y est constant.- Conducteur en équilibre électrostatique
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Le champ électrique à l'intérieur est nul, l'excès de charge se trouve entièrement sur la surface extérieure, la surface est équipotentielle, et le champ juste à l'extérieur de la surface lui est perpendiculaire.- Surface équipotentielle
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Surface dont tous les points ont le même potentiel électrique ; aucun travail n'est nécessaire pour déplacer une charge le long d'une équipotentielle ; les équipotentielles sont partout perpendiculaires aux lignes de champ.- Capacité
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C = Q/V ; rapport entre la charge portée par une armature et la différence de potentiel entre les armatures, mesuré en farads (F) ; représente l'aptitude à stocker de la charge sous une tension donnée.- Condensateur plan
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C = epsilon_0*A/d, où A est l'aire de chaque armature et d la distance qui les sépare ; le champ électrique entre les armatures est uniforme et vaut E = sigma/epsilon_0 (sigma est la densité de charge surfacique).- Énergie stockée dans un condensateur
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U = (1/2)*Q*V = (1/2)*C*V^2 = Q^2/(2C) ; représente le travail effectué pour charger le condensateur ; les trois formes sont équivalentes.- Diélectrique
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Matériau non conducteur placé entre les armatures d'un condensateur ; il augmente la capacité d'un facteur kappa (constante diélectrique) ; il réduit le champ électrique entre les armatures d'un facteur kappa.
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