Capacitance et diélectrique: principes fondamentaux

Description

Cette séance de cours couvre les concepts fondamentaux de la capacité et des diélectriques, y compris l'application de conducteurs avec des charges statiques, la polarisation de la matière, l'alignement des dipôles dans un champ électrique, et la loi de Gauss en présence de diélectriques. Il explique la définition de la capacité, de l'énergie stockée dans les condensateurs et de la densité d'énergie. La séance de cours traite également des condensateurs techniques contenant des diélectriques pour l'amélioration des performances, de la polarisation des isolants par les champs électriques, du concept de moment dipôle électrique et des mécanismes de polarisation dans les matériaux. À la fin, les étudiants comprendront le rôle des diélectriques dans les condensateurs et les différents mécanismes par lesquels la polarisation se produit.

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Densité de charge

La densité de charge électrique désigne la quantité de charge électrique par unité d'espace. Selon que l'on considère un problème à 1, 2 ou 3 dimensions, c'est-à-dire une ligne, une surface ou un volume, on parlera de densité linéique, surfacique ou volumique de charge. Leurs unités sont respectivement le coulomb par mètre (), le coulomb par mètre carré () et le coulomb par mètre cube () dans le Système international. Comme il existe des charges négatives comme des charges positives, la densité de charge peut prendre des valeurs négatives.

Toroidal moment

In electromagnetism, a toroidal moment is an independent term in the multipole expansion of electromagnetic fields besides magnetic and electric multipoles. In the electrostatic multipole expansion, all charge and current distributions can be expanded into a complete set of electric and magnetic multipole coefficients. However, additional terms arise in an electrodynamic multipole expansion. The coefficients of these terms are given by the toroidal multipole moments as well as time derivatives of the electric and magnetic multipole moments.

Gauss's law for gravity

In physics, Gauss's law for gravity, also known as Gauss's flux theorem for gravity, is a law of physics that is equivalent to Newton's law of universal gravitation. It is named after Carl Friedrich Gauss. It states that the flux (surface integral) of the gravitational field over any closed surface is proportional to the mass enclosed. Gauss's law for gravity is often more convenient to work from than Newton's law. The form of Gauss's law for gravity is mathematically similar to Gauss's law for electrostatics, one of Maxwell's equations.

Théorème de Gauss (physique)

En physique, le théorème de Gauss relie le flux d'un champ de vecteurs sortant d'une surface fermée aux entités à l'origine du champ (charges électriques pour le champ électrique, masses pour le champ gravitationnel). Un corollaire notable du théorème est que les entités extérieures à la surface ne contribuent pas au flux.

Loi de Coulomb (électrostatique)

thumb| Dans les deux cas, la force est proportionnelle au produit des charges et varie en carré inverse de la distance entre les charges. La loi de Coulomb exprime, en électrostatique, la force de l'interaction électrique entre deux particules chargées électriquement. Elle est nommée d'après le physicien français Charles-Augustin Coulomb qui l'a énoncée en 1785 et elle forme la base de l'électrostatique. Elle peut s'énoncer ainsi : thumb|Balance de Coulomb.