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1. Calculer le moment dipolaire de la molécule HCl correspondant à cette hypothèse.
2. En réalité, le moment dipolaire électrique expérimental de la molécule vaut
3,6.10
−30 C.m. En déduire la position exacte du barycentre des électrons dans la molécule.
Données : charge de l’électron : −1,6.10
−19 C ; numéro atomique du Cl : 17.
Exercice 5
Dipôle électrique rigide dans un champ
électrostatique extérieur
1. Soit deux charges −q et 1q placées en A et B, distantes de AB = d et situées dans un
champ électrostatique
−→
E ext uniforme.
a. Exprimer la force résultante et le moment du couple s’exerçant sur le dipôle en fonction
de son moment dipolaire
− →
p .
b. Montrer que l’énergie d’interaction entre le dipôle et le champ extérieur vaut :
U = −
− →
p ·
−→
E ext
c. Étudier les positions d’équilibre du dipôle et discuter leur stabilité.
2. Le dipôle est placé maintenant dans un champ électrostatique extérieur quelconque.
a. Établir l’expression de la force résultante s’exerçant sur le dipôle.
b. Établir l’expression du moment du couple agissant sur le dipôle.
c. Quelles sont les actions de ce couple et de la force résultante ? Existe-t-il une position
d’équilibre du dipôle ?
x
u r
u
r
A 1
B 1
O 2
O 1
p 1
p 2
d. Que vaut l’énergie d’interaction entre le
dipôle et le champ extérieur ?
3. Le dipôle précédent
− →
p 2 est maintenant
placé dans le champ d’un autre dipôle
− →
p 1 .
a. Donner l’expression du champ électrostatique créé par le dipôle
− →
p 1 au centre O 2
du dipôle
− →
p 2 .
b. Exprimer l’énergie d’interaction entre
− →
p 1 et
− →
p 2 .
p 2
p 1
p 2
p 1
p 2
p 1
1
er cas
2
e cas
3
e cas
c. Application : y a-t-il attraction ou
répulsion dans les trois représentations cicontre, les centres des deux dipôles étant
toujours distants de r ?
d. Conclusion : comment doivent être disposés les dipôles électrostatiques des macromolécules polaires les plus stables ?
2. ÉLECTROMAGNÉTISME
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