Condensateur et notion de sa charge.
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Condensateur et notion de sa charge.



  1. #1
    invitec1f901ce

    Condensateur et notion de sa charge.


    ------

    J’ai une question qui me hante depuis longtemps et à laquelle je n’obtiens pas de réponse satisfaisante. Je comprends bien qu’elle a le désavantage de ne pas souscrire aux concepts auxquels un physicien est habitué d’aborder dans son quotidien.

    Il s’agit donc de la notion de charge d’un condensateur. Pour étayer cette question, je propose des dessins qui cheminent mon idée. Tous les cas de figure présentés par ces dessins ont été précédés de manipulations concrètes afin de ne parler que de faits observés.

    Je vous suggère de bien assimiler le suivi de mon idée, sans retrancher par effet suggestif celles que je propose, ni en ajouter mentalement afin de ne pas vous représenter des aspects dont je ne fais pas mention. Cela aidera à mieux nous comprendre.

    Dessin1.jpg. Représentation schématique d’un condensateur. Tel qu’il se présente, on dit communément que ce condensateur est « non chargé », dans le sens que la somme des charges négatives et positives sur une plaque est identique et équivalente à la somme des charges positives et négatives sur l’autre plaque de ce condensateur.

    Dessin Nr.2. Ce condensateur a été « chargé » au maximum de sa capacité. Selon la théorie de la charge, la fem de la source d’alimentation a accumulé un excès de charges négatives et mobiles sur l’une des plaques, tout en délocalisant une quantité de charges négatives en quantité équivalente de l’autre plaque, créant par ce fait une polarité positive sur cette plaque.

    Dessin Nr.3. Je connecte les deux branches de ce condensateur qui, aussitôt se décharge de manière spectaculaire par le flash qui s’en suit aux points de contact. Selon la théorie de la charge des condensateurs, le fil de contact a permis aux électrons en excès sur l’une des plaques de véhiculer vers l’autre plaque, qui était appauvrie de la même quantité de ces électrons.

    Dessin Nr.4. Je charge individuellement deux condensateurs identiques, puis je relis la plaque positive de l’un à la plaque négative de l’autre. Cela permet, tout comme dans le point Nr.3, de mettre en contact électrique une plaque positive de l’un et une plaque négative de l’autre. Selon la théorie, les charges négatives en excès sur la plaque négative de l’un doivent véhiculer vers la plaque positive de l’autre, qui en est d’autant dépourvues. Or, les faits démontrent que rien ne se passe, aucune décharge ne se produit. La mesure au voltmètre, puis une mise en court-circuit des condensateurs permet de voir qu’ils avaient gardé leurs charges intactes après la manipulation susmentionnée. Pourquoi cette inégalité de comportement dans les deux cas présentés, alors que la théorie stipule que cela ne devraient pas avoir lieu ?

    Continuons la description :

    Dessin Nr.5. C’est là le côté le plus intéressant de ma question. Je charge successivement trois condensateurs identiques que je relis en série. Là c’est pareil, les plaques chargées en polarité inverse et connectées entres elles devraient se décharger, mais ce n’est pas le cas, car après mesure chaque condensateur a gardé sa charge. Maintenant, alors que ces condensateurs sont chargés individuellement et reliés en série, je mets en court-circuit les deux bornes libres de l’ensemble. La décharge a bien lieu. Je contrôle au multimètre chaque condensateur pour constater que chacun a bien été déchargé, que tous sont dépourvus de la moindre DDP à leurs bornes.

    Question clé : Comment le condensateur central a bien pu se décharger de ses charges négatives, alors que ses charges n’ont pas pu passer par la barrière infranchissable que représentent les diélectriques des deux autres condensateurs ?

    Merci pour vos réponses.

    MC.

    -----

  2. #2
    zoup1

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    Que dis pour toi, la théorie de la charge d'un condensateur... Pour ma part je ne vois dans ce que tu racontes rien qui contredise mais souvenir (ancien je dois l'avouer) d'électricité.

    Question clé : Comment le condensateur central a bien pu se décharger de ses charges négatives, alors que ses charges n’ont pas pu passer par la barrière infranchissable que représentent les diélectriques des deux autres condensateurs ?
    A moins que je ne me trompe sur les figure que tu as représenté chaque élement conducteur reste globalement neutre... Seule la répartition des charges fait qu'un condensateur est initialement chargé. Mais la charge de l'armature droite du condensateur de gauche équlibre exactement la charge de l'armature gauche du condensateur du milieu... et inversement pour le condensateur de gauche.
    Je te donne une idée, tu me donnes une idée, nous avons chacun deux idées.

  3. #3
    invitec1f901ce

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    Citation Envoyé par zoup1
    Que dis pour toi, la théorie de la charge d'un condensateur...
    Pour moi, la dite charge n'est en fait qu'une question de polarisation électronique des charges par le champ E et non leur accumulation sur une plaque, au détriment de l'autre.

    Citation Envoyé par zoup1
    A moins que je ne me trompe sur les figure que tu as représenté chaque élement conducteur reste globalement neutre... Seule la répartition des charges fait qu'un condensateur est initialement chargé. Mais la charge de l'armature droite du condensateur de gauche équlibre exactement la charge de l'armature gauche du condensateur du milieu... et inversement pour le condensateur de gauche.
    Il semble que vous faites une confusion avec le nombre des électrons dans le condensateur qui demeure globalement identique, qu'il soit chargé ou déchargé. Lorsque que le condensateur est chargé, les élements, si vous faites allusion aux plaques, ne sont pas globalement neutres, car c'est précisément ce manque de neutralité qui explique la ddp aux bornes du condensateur.

  4. #4
    invite19431173

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    Pour moi, la dite charge n'est en fait qu'une question de polarisation électronique des charges par le champ E et non leur accumulation sur une plaque, au détriment de l'autre.

    Je ne suis pas sur de t'avoir compris, mais pour moi, un condensateur chargé veut dire défaut d'électron sur l'un et excès sur l'autre, d'où, la DDP et le champs.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    invitec1f901ce

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    Citation Envoyé par benjy_star
    Pour moi, la dite charge n'est en fait qu'une question de polarisation électronique des charges par le champ E et non leur accumulation sur une plaque, au détriment de l'autre.

    Je ne suis pas sur de t'avoir compris, mais pour moi, un condensateur chargé veut dire défaut d'électron sur l'un et excès sur l'autre, d'où, la DDP et le champs.
    Tentez de (re)lire ma question qui initialise ce fil (de conversions) et, peut-être, verrez-vous pourquoi j'ai des doutes envers votre conviction.

    MC.

  7. #6
    invite19431173

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    oui, je maintiens ce que je pense, et je maintiens (c vrai que je l'ai pas dit) que je comprend pas pourquoi le condensateur du milieu ne se décherge pas... (dessin n°4). On dirait que les deux condensateurs extérieurs ne veulent pas qu'une seule de leur plaque se décharge et que l'autre reste chargé.

  8. #7
    Chip

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    Mandre, les deux plaques d'un condensateur sont en "influence totale", c'est à dire que tu ne peux jamais, dans aucune condition "normale", décharger une armature sans décharger l'autre : les deux armatures portent toujours des charges opposées. Ainsi dans le dessin 4 tu ne peux pas décharger les armatures du condensateur du milieu car ça déchargerait nécessairement les armatures "intérieures" des condensateurs placés aux extrémités. Or ceci impossible, parce que ces deux condensateurs extrêmes n'ont rien de connecté à leurs armatures externes, qui ne peuvent donc pas se décharger.

    Tu peux bien évidemment traduire tout ça en quelques équations simples, et arriver à la même conclusion.

  9. #8
    invite19431173

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    J'ai bien compris ce que tu viens de dire.

    1- si le condensateur du mileu se décharge, on aura une plaque à gauche chargée + et une plaque à droite chargée -, c qui est équivalent à 1 nouveau consensateur ?

    2- Tu peux m'expliquer STP pkoi les 2 plaques ne sont pas indépendante ?

    Merci chip pour ces explications !

  10. #9
    zoup1

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    Citation Envoyé par mandre
    Pour moi, la dite charge n'est en fait qu'une question de polarisation électronique des charges par le champ E et non leur accumulation sur une plaque, au détriment de l'autre.
    La polarisation c'est effectivement ce qui se passe au sein du matériau diélectrique. Mais pour la partie conductrice Il y a réellement un déplacement macroscopique des charges (des électrons) qui fait que l'une des armature perd des charges qui se déplacent à travers le fil conducteur jusqu'à l'armature qui lui est connectée d'un autre condensateur. Exactement comme le décrit chip.

    Mais c'est du pour toi seulement, ou tu fais référence à une théorie quelconque... Des souvenirs que j'ai appris. Pour décrire un condensateur (ce qui pour moi fait office de théorie), il suffit de , c'est à dire que la charge d'un condensateur est proportionnelle à la différence de tension au borne du condensateur . Cela définie la capacité comme la constante de proportionnalité. A cela, il faut bien sur ajouter la conservation de la charge dans un conducteur ou d'ailleurs dans un élément quelconque isolé.

    L'avantage de ce point de vue, c'est d'abord qu'il semble assez naturel et d'autre part qu'il me permet de comprendre l'ensemble des observations que tu décris.
    Je te donne une idée, tu me donnes une idée, nous avons chacun deux idées.

  11. #10
    Chip

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    Citation Envoyé par benjy_star
    1- si le condensateur du mileu se décharge, on aura une plaque à gauche chargée + et une plaque à droite chargée -
    Oui, mais cette situation n'est pas possible. Tu ne peux pas avoir une seule armature d'un condensateur chargée et pas l'autre (en conditions normales).

    2- Tu peux m'expliquer STP pkoi les 2 plaques ne sont pas indépendante ?
    Pour expliquer "rapidement" : s'il y a des charges sur une armature d'un condensateur, elles créent un champ dans l'interstice entre les deux armatures. Ce champ atteint l'autre armature (2), mais il ne peut pas pénétrer dans cette armature 2 : un champ électrique ne peut pas pénétrer à l'intérieur d'un métal. Ce qui s'oppose à la pénétration du champ dans le métal, ce sont des charges de signe opposé qui s'accumulent à la surface de l'armature 2 (ou un défaut de charges, ce qui revient au même) et annulent le champ sur une distance extrêmement courte. Bref, lorsqu'un condensateur est chargé ses armatures portent des charges opposées, et le champ électrique créée par ces charges est confiné dans l'interstice entre les armatures. À l'extérieur de l'interstice -- y compris dans les armatures -- il n'y a pas de champ (sauf léger effet de bord) car les champs créés par les deux ensembles de charges se compensent.

  12. #11
    invite19431173

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    Corrige moi STP :

    Voici mon raisonnement. Si seule une des plaques est chargée, il y aura quand même un champ. Les deux plaques n'auront pas de signe opposé, certes, mais il y aura qd même un champ. Peux-tu m'expliquer pkoi il faut absolument que ces charges s'opposent ?

  13. #12
    zoup1

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    Citation Envoyé par benjy_star
    Voici mon raisonnement. Si seule une des plaques est chargée, il y aura quand même un champ. Les deux plaques n'auront pas de signe opposé, certes, mais il y aura qd même un champ. Peux-tu m'expliquer pkoi il faut absolument que ces charges s'opposent ?
    C'est lié au fait que de l'autre côté tu as un conducteur, c'est à dire quelque chose qui contient des électrons qui sont susceptibles de se déplacer si on les soumet à un champ électrique. Un effet global de cette propriété est que le champ élecrique est nul à l'intérieur d'un conducteur (en statique en tout cas). En effet si il existe un champ électrique à un endroit cela va déplacer les électrons qui s'y trouve et qui vont faire tout ce qu'il peuvent pour faire en sorte qu'il n'y ait plus de champ électrique.

    Dans le cas du condensateur c'est exactement cela qui se passe (l'influence totale) si tu charges une des plaques (disons avec des charges + sur la plaque 1), et que l'autre (la plaque 2) n'est pas chargée alors il se crée un champ électrique dans la partie dielectrique certes, mais aussi dans la partie conductrice (dans la plaque 2). Les électrons du conducteur sont alors irrésistiblement attirés par la présence de ce champ vers les charges + de la plaque 1. Ils vont alors se positionner au plus près d'eux (alors qu'ils sont condamnés à rester à l'intérieur du conducteur - il ne peuvent passer dans le diélectrique) c'est à dire sur la plaque 2. Ceci se produit jusqu'à ce qu'il y ait exactement la même quantité de charge (au signe près) sur les 2 plaques du condensateur. C'est cette situation qui est une situation d'équilibre qui assure que le champ est nul à l'intérieur du conducteur et qu'il n'y a plus d'écoulement d'électrons.

    A me relire j'ai l'impression d'avoir dit éxactement ce que dis chip ET de répondre à ta question...
    Je te donne une idée, tu me donnes une idée, nous avons chacun deux idées.

  14. #13
    invite19431173

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    Merci !!

    C'était aussi clair qu'intéressant !

  15. #14
    Chip

    Re : Condensateur et notion de sa charge.

    (pour Benjy) Je l'ai expliqué au-dessus : tu ne peux pas avoir de champ électrique dans un métal. Par exemple quand tu approches des charges électriques (1) d'un métal, d'autres charges électriques (2) de signe opposé vont se grouper à la surface du métal pour écranter le champ électrique créé par les charges (1). Ainsi le champ à l'intérieur du métal sera nul. Ça semble magique, mais c'est exactement comme ça que ça se passe. Donc un condensateur ne peut pas avoir une seule de ses deux armatures chargées, car dans ce cas un champ électrique traverserait l'autre armature.

    edit : oups, message croisé avec celui de zoup1

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