Électrodynamique
Champs électrostatiques, conducteurs et diélectriques
Comparez la structure du champ électrostatique et la polarisation d’un diélectrique sur deux figures illustratives ; vérifiez qualitativement , et .
Matériel
- Canvas 3D du champ électrostatique avec les boutons « Modèle A », « Modèle B » et « Pause »
- Curseurs « amplitude / source » et « échelle »
- Figure 2 : champ d’un diélectrique polarisé avec les curseurs « fréquence / vitesse » et « angle / coefficient »
- Lignes de lecture et note de formule « E ~ 1/r² ; E intérieur = 0 ; D = ε₀εᵣE »
Protocole
Inspecter la structure du champ électrostatique
Sur la figure 1, comparez les deux configurations avec « Modèle A » / « Modèle B », tournez la vue par glisser puis appuyez sur « Pause » pour figer l’animation et examiner la répartition du champ. Lisez la ligne « E ~ 1/r² ; conducteur à l’équilibre : E intérieur = 0 ; … » et notez que la région proche de la source est plus dense que loin.
Faire varier les paramètres et lire la loi
Déplacez « amplitude / source » et « échelle », en suivant les lectures a et k ainsi que l’évolution du champ. Notez que le champ décroît avec la distance conformément à et que, dans un conducteur à l’équilibre, le champ total s’annule car les charges de surface se réarrangent pour compenser le champ appliqué.
Analyser le diélectrique polarisé
Sur la figure 2, réglez « fréquence / vitesse » et « angle / coefficient » ; lisez « D = ε₀εᵣE ; angle de commande θ = … » et comparez la répartition du champ dans le diélectrique et à l’extérieur. Interprétez avec : le diélectrique affaiblit le champ interne d’un facteur , à la manière d’un conducteur qui expulse le champ — mais seulement partiellement, le matériau se polarisant sans s’annuler totalement.
Comparer les deux modèles et prédire
Basculez entre « Modèle A » et « Modèle B » sur la figure 1 et notez les différences de répartition des lignes de champ ; appuyez sur « Reprendre » pour relancer l’animation. Avant de régler « angle / coefficient » de la figure 2 à 0° puis 90°, prévoyez l’évolution de θ et de la forme du champ, puis vérifiez avec la lecture.