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Énergie potentielle électrique : Partie I

Introduction à l'énergie potentielle électrique : cas d'une charge dans un champ uniforme. Créé par Sal Khan.

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  • blobby green style l'avatar de l’utilisateur Jean-François Dubé
    Qu'est-ce que l'énergie potentielle?
    (3 votes)
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    • male robot hal style l'avatar de l’utilisateur Kevin De Meester
      En gros, c'est de l'énergie non utilisée. Cette énergie est conservée d'une manière ou d'une autre et peut potentiellement être transformée en une autre forme d'énergie, par exemple de l'énergie cinétique.

      Quand tu tiens un objet dans ta main au dessus du sol, l'objet a une énergie potentielle qui se transformerait en énergie cinétique si tu le lâchais, et il tomberait.
      (6 votes)
  • blobby green style l'avatar de l’utilisateur Samad
    Dans la minute , elle a commis une faute :
    Le travail W doit être négatif , car il est dans le sens opposé
    ( W=Fe*d*cos(a) / W=-30N/m )
    et merci pour la vidéo.
    (1 vote)
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Transcription de la vidéo

dans cette vidéo on va parler d'énergie potentiel électrique et avant d'entrer dans le vif du sujet eh bien on va revenir un petit peu sur ce qu'on avait vu concernant l'énergie potentielle gravitationnelle tu te souviens et en fait ensuite on va faire un parallèle entre ces deux énergies potentiel et on verra qu'il ya une véritable analogie entre les deux qui est extrêmement forte alors tu te souviens dans le cas de l'énergie potentielle gravitationnelle on avait vu que si la surface du sol et ici et que je prends une masse petit thème que je positionne à une hauteur h de la surface du sol donc là on va prendre le cas où on est sur terre donc où le champ gravitationnel ou l'accélération de la pesanteur si tu veux à une amplitude g et yann 9 8 mètres par seconde au carré donc on est sur terre avec une masse qui se trouve à une hauteur h de la surface du sol ce qu'on avait vu c'est que l'énergie potentielle gravitationnelle de cet objet était égal à 1 il était légale à la masse de l'objet fois le champ gravitationnel ou l'accélération d'apesanteur c'est pareil fois la hauteur par rapport au sol et on a vu aussi vu que finalement m fois j'ai ici eh bien c'était tout simplement la force gravitationnelle sur la terre fois la hauteur h donc voilà on a vu que cet objet posséder une énergie potentielle gravitationnelle dont l'expression était donné et bien qu est ce que cela veut dire que cet objet possède l'énergie potentielle gravitationnelle eh bien ça veut dire que si tu considères maintenant que cet objet est libre on par exemple qu'il était tenu et on le lâche eh bien ça veut dire que cet objet est susceptible de restituer l'énergie potentielle qu'il avait sous forme d'une autre énergie donc par exemple dans ce cas là sous forme d'énergie cinétique tu vois si je lâche cet objet celui ci va être accéléré vers le bas et finalement toute l'énergie potentielle qui l'avait va lui servir à être à une mise en mouvement pour finalement retomber au sol où toute l'énergie potentielle aura été converties énergie cinétique ont finalement ça veut dire qu'il a une de l'énergie stockée et alors qu'on avait vu aussi c'est que puisqu'il a stocké d'énergie il fallait bien un moment lui en donner de l'énergie et bien cette énergie donné on peut le voir comme étant le travail de la force gravitationnelle pour faire pincer l'objet de la surface de la terre à l'altitude où il se trouve donc là on fait un petit rappel tu te souviens le travail d'une force c'est égal à une force fois une distance donc la distance sur laquelle j'ai travaillé cette force qui est qui et collinaires avec la force donc dans notre cas si maintenant on considère que notre masse et ici elle est à la surface du sol eh bien il ya son poids qui s'exerce comme ça donc la force gravitationnelle est bien pour mettre en mouvement cette masse il faut que j'exerce dans l'autre sens une force au moins égale à la force de gravité d'accor anf est égal mais un pouillème de plus si tu veux juste pour que la résultante des forces soit vers le haut et donc comme ça je peux considérer que le travail nécessaire à faire monter cette masse de la surface du sol à l'altitude h eh bien il est égal à la force de gravité fois l'altitude tu es d'accord et tu vois que comme ça on retrouve exactement l'expression l'énergie potentielle gravitationnelle donc ça veut bien dire que si je prends mon objet du sol et que je le fais monter jusqu'à jusqu'à l'altitude h eh bien je lui ai fourni l'énergie qu'il va garder tant qu'il reste à cette altitude mais si quelque chose l'empêchent de le rester à cette altitude afin d'en pêche au contraire le libère cette altitude il est susceptible de restituer cette reine cette énergie sous forme d'énergie cinétique par exemple et là tout rires et quelque chose d'un petit point qui cite là dedans puisque finalement je t'ai dit que ça eh bien c'était une sorte d'énergie potentiel intrinsèque que c'était l'énergie potentielle gravitationnelle mais est ce que c'est bien vrai mais en fait tu vois qu'elle est donnée par rapport à une référence et que la référence et bien c'est celle ci c'est la surface du sol et que finalement je devrais dire l'énergie potentielle gravitationnelle par rapport à la surface du sol et bien c'est équivalent à faire travailler la force de gravitation de la surface du sol à la position actuelle où je me trouve et en fait ça c'est le cas pour toutes les énergies potentiel en fait ce qu'on de ce qui compte vraiment ce n'est pas l'énergie potentielle vu que ça n'existe pas il n'y a pas d'énergie potentielles comme ça mais c'est une différence d'énergie potentielle est en fait la main fait l'hypothèse que l'énergie potentielle gravitationnelle à la surface de la terre et bien elle était nulle et que du coup bien au lieu de dire la différence entre les deux on dit juste l'énergie potentielle car j'espère à la hauteur h et ça a l'air d'être comme ça un frein sec mais tu vois rien n'aurait pu m'empêcher de dire je ne sais pas par exemple on définit que la référence c'est à -5 tu vois à moins 5 mètres et donc dans ce cas là et bien je sais pas si j'aurais pu dire que l'énergie potentielle gravitationnelle à moins 5 mètres au dessous de la surface du sol donc par exemple ici eh bien c'était il ya la hem fois j'ai foi h plus fin que tu vois parce qu'à chaque fois il faudrait que je rajoute le travail pour faire monter la masse de - 2 mètres à la surface du sol puis de la surface du sol à l'altitude mais donc ça c'est vraiment pour nous montrer qui c'est une histoire de convention et que ce qui compte pour toute l'énergie potentielle donc ce sera également le cas pour l'énergie potentielle électrique et bien c'est une différence d'énergie potentielle alors maintenant je pense qu'on a revu un peu les bases sur l'énergie potentielle gravitationnelle on va pouvoir passer à l'énergie potentielle électrique et tu vas voir que finalement c'est exactement la même chose sauf que la source du chant est différente vu qu'ici le juste et le champ gravitationnel et dans l'autre cas ça sera un champ électrique et finalement le voilà la notion de potentiel n'est pas la même mais c'est tout à fait analogue donc on va reprendre sur l'énergie potentielle écrit cette fois ci alors ce qu'on a vu c'est que bon tout à l'heure on a on a fait ça avec le champ gravitationnel alors on sait que ce chant grave de seine n'est pas vraiment constant mais qu'en fait relativement proche de la surface de la terre et bien on peut le considérer constant environ égal à 9 8 mètres par seconde et c est bien en fait on sait aussi que le champ électrique ville est très similaire au champ gravitationnel que la loi de coulon et la loi de gravitation de newton donne des expressions tout à fait analogue donc on se dit va pas forcément être constant non plus mais en fait on va supposer qu'il existe en chants écrits constants et là si tu ne me crois pas je te conseille d'aller voir la vidéo sur le champ électrique émis par un plan fini ni vraiment chargé ou en fait on a démontré que et bienfaits existe un champ électrique uniforme un champ électrique constants donc on va se passer dans ce cas là pour pour parler d'énergie potentiel électrique donc dans ce cas là et bien en fait on considère avoir un plan comme celui ci qui est un signe donc là c'est une vue de profil donc tu vois il va sur les côtés il sort de l'écran il sent derrière il est un fou et il est uniformément chargé et on va dire qu'il est chargé positive et donc ce qu'on avait vu c'est finalement un tel plan est bien allé généré allait générer un champ électrique partout qui est uniforme et vers le haut comme ça alors vers le haut c'est assez facile parce qu'effectivement situe place une charge test positive tu sais qu'elle va être repoussé luc de charges positives se repoussent et en plus donc là c'est ce que je dessine ce sont des vecteurs champ électrique et bien tous ces vecteurs ont exactement la même amplitude vu que le champ est constant dans tout l'espace autour de ce plan on va pour l'exemple on va donner des valeurs on va dire que le chant et les cris ce champ électrique constant donc eh bien il vaut je ne sais pas 5 newton parcoul bon alors c'est un peu grand mais on va prendre des valeurs très simple juste pour le calcul et et voilà c'est pas très important si c'est pas vraisemblable donc comme tout à l'heure on va maintenant placer une charge dont 7 à leur stand masse mais là c'est une charge et notre charge on va la placer par exemple ici donc on va dire on va dire qu'elle veut plus d'eux coulon voilà ma charge et sept charges passées ici et bien moi j'aimerais l'amener ici de cool on va dire que ici c'est la position numéro un et qui sait la position numéro 2 est en procès de position il y à trois mètres par exemple 3 mètres est donc déjà ce que je me demande c'est quand elle est à la position numéro un ma charge de deux coups longs et bien quelle force liés aux champs s'exerce sur elle elle est dans un champ électrique donc je sais qu'il ya une force électrostatique qui s'exerce sur cette charge et bien je peux la calculer effectivement je sais que la force va être dirigé vers le haut comme ça vu que c'est une charge positive et que donc alors que le chant et dirigé aussi vers le haut et donc la force électrostatiques d'après ce que j'ai vu dans la vidéo précédente et bien c'est juste l'expression du chant fois la charge est donc dans notre cas ça va être 5 newton parcoul x de coulon et donc ça va me donner 10 newton donc voilà je sais que cette charge poser quelque part dans ce champ électrique uniforme donc finalement peu importe où eh bien elle l est n est soumise à une force électrostatique de 10 newton en s'éloignant du plan infinie uniformément chargé et maintenant et bien de manière analogue à ce que ma vie tout à l'heure pour en arriver à l'énergie potentielle électrique de cette charge eh bien je vais essayé de calculer le travail qu'il faudrait que je fournisse à cette charge pour la faire passer de la position 1 à la position 2 alors ce travail donc si je l'écris je les cuis ici et bien comme tout à l'heure tu te souviens ce qu'on avait dit finalement pour faire bouger cette cette charge dans le sens ici donc vers le plan infinie et uniformément chargé eh bien il faut que je compense parfaitement la force électrique qui tend à faire bouger la charge dans l'autre sens avec un pouillème de plus juste pour l'accélérer dans le bon sens et finalement donc c'est comme si j'appliquais une force juste égal mais opposé à un feu pendant trois mètres ont pendant la distance et donc si j'écris ça en détail ça va me donner 10 newton x 3 m donc ça me donne donc 30 newtons mètres et toi tu sais que un newton mètre et bien c'est rien d'autre qu'un joule donc ça me donne 30 jours il faut que je dépense une énergie de 30 jours pour faire bouger cette charge dans le champ électrique uniforme de trois mètres vers le plan infinie et uniformément chargé et donc comparé à ce que j'avais dit tout à l'heure vu que l'on avait dit c'était une façon de définir l'énergie stockée et bien je peux dire que dans la position numéro 2 donc l'énergie potentielle électrique dans la position numéro 2 en référence à la position numéro un eh bien j'ai une énergie stockée de 30 jours j'ai bien donné 30 jours à mama particules en la positionnant ici et là je vois que comparer le cas de la gravitation est bien chez auguste spécifier la référence parce qu'elle n'est pas elle n'est pas si facile que ça et surtout elle dépend des problèmes donc là c'est pour ça que j'ai bien dit qu'il s'agisse de l'énergie potentielle électrique dans l'oeuvre de la charge dans la position numéro 2 par rapport à la position numéro est alors si maintenant on essaye de voir un petit peu plus loin par exemple on va dire cette charge et bien maintenant elle possède une masse elle possède une masse et on va voir si comme tout à l'heure je peut restituer l'énergie potentielle électrique sous forme d'autres énergies q ce jeudi par exemple à une masse et je relâche cette cette charge et je la tenais à cette distance là et je la relâche eh bien il va se passer exactement la même chose que dans un champ gravitationnel en fait je la lâche et du coup elle elle va être soumise à une force électrique qui est exactement égale à celle du début dans ce cas là donc elle va être soumise à cette force aussi et donc elle va être accéléré vers le haut et donc de la même façon tout à l'heure eh bien elle va restituer l'énergie potentielle électrique qu'elle avait accumulé sous forme d'énergie cinétique et quand elle arrive à ce point là et bien toute l'énergie dont au point de référence si tu veux toute l'énergie qu'elle avait emmagasiné sous forme d'énergie potentiel électrique aura été transmises sous forme d'énergie cinétique et donc si maintenant on donne des des valeurs et bien si je dis que sa masse c'est par exemple un kilo monde c'est vraiment des nombres juste pour le calcul eh bien je dis que à la position numéro un donc à la position numéro un et bien en fait l'énergie potentielle électrique qu'elle avait un magazine et imposition 2 par rapport à 1 va être égal à l'énergie cinétique vu que j'ai dit toute l'énergie a été retransmise sous forme d'énergie cinétique or l'énergie cinétique dans le cas d'une thèse constante et bien je sais que c'est un de mines de mv au carré et donc comme ça je vois que je peux calculer la vitesse puisque je dis maintenant qu'un demi de mv au carré est égal à 30 comme j'ai comme je les écris ici donc finalement que 6ème égale égal à 1 kg et bien vais au carré est égal à 60 et du coup ça doit me faire quelque chose comme v égales environ 7 mètres par seconde et donc je vois que je peux calculer la vitesse de cette particule une fois que je les relâcher donc finalement tu vois c'est exactement pareil sauf que la source du chant n'est pas la même dans un cas il s'agit du champ gravitationnel alors que dans l'autre cas il s'agit du champ électrique et là on a pris un cas ou l'analogie était encore plus forte puisque le puisque le champ électrique était constant et que nous on considère de sur terre le changera des semelles constants également donc tu vois j'espère que cette petite vidéo tu as été avoir un petit peu plus clair sur ce qu'est une énergie potentiel électrique et surtout sur le fait que finalement il n'y a rien de plus compliqué que ce que tu as déjà vu et donc je te dis à très bientôt dans une prochaine vidéo