Pourquoi un condensateur se charge t'il ?

[invite81055034]

Bonjour à tous,

Finissant mon année de terminale S,et à l'aube de mon entrée en prépa, une question trotte toujours dans ma tête ... Après des recherches infructueuses dans tous mes livres de terminale (qui se contentent de simplement nous donner la mise en équation différentielle de la charge d'un condensateur), j'aimerais comprendre les raisons pour lesquelles un condensateur se charge ?

Si on est logique : un condensateur est constitué de deux armatures et d'un diélectrique. Par conséquent, si on intègre un condensateur dans un circuit série composé d'un générateur et d'une résistance, le courant ne devrait pas s'établir, car le circuit est "OUVERT".

Cependant, on observe la charge du condensateur ...

Voila mon interprétation, qui me paraît la plus "vraisemblable", j'aimerais que vous me dites ce que vous en pensez :

Mettons que l'on ait un condensateur comme celui qui suit :

--i>-A-| |-B------ avec les conventions d'orientations suivantes.

Les électrons appartenant à l'armature A, quittent celle-ci pour s'accumuler à l'armature B. Enfait, selon moi, la totalité des électrons présents dans le circuit, dont le mouvement ordonné crée le "courant éléctrique", sont des constituants de l'armature. Et c'est le générateur, qui les fait se "détacher" de l'armature.

Fin de mon interprétation.

Enfait, j'aimerais savoir si mon interprétation est bonne ? et si oui, quelle est l'origine des électrons qui bougent dans ce circuit (générateur, armature du condensateur, fils ) ?

Merci Beaucoup !
P.S : Désolé si ce n'est pas très clair, et si mon style vous parait prétentieux, je ne le fait pas exprès ...
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[LPFR]

Bonjour.
Un condensateur se charge en raison d'un legèr excès d'électrons à la surface de l'armature négative et d'un tout aussi legèr déficit d'électrons à la surface de l'armature positive. Il faut savoir que cet excès ou déficit d'électrons est petit comparé au nombre d'atomes dans la couche de surface des métaux. Il est de bien moins d'un électron par atome.

Pour réaliser cette charge, un enlève de force des électrons de la plaque qui va devenir positive et on les met de force sur la plaque qui va devenir négative. Pour cela il faut fournir de l'énergie, qui va être stockée sous forme de champ électrique dans le diélectrique entre les plaques. Le champ électrique va du déficit d'électrons vers l'excès d'électrons dans l'autre plaque. L'excès et le déficit d'électrons se situent dans les endroits les plus proches l'un de l'autre car c'est comme cela que l'énergie de l'ensemble est minimale.
Seule la couche atomique la plus externe est concernée par ce déséquilibre des charges. Le reste des armatures est parfaitement neutre.
Au revoir.

[Jackyzgood]

Alors si je me souviens bien l'impédance d'un condensateur s'ecrit : 1/jCw
Avec C la capacité du condensateur, w la pulsation et j correspond en fait a i en mathématique. Ce qui ne contredit pas ce que tu a dis :

un condensateur est constitué de deux armatures et d'un diélectrique. Par conséquent, si on intègre un condensateur dans un circuit série composé d'un générateur et d'une résistance, le courant ne devrait pas s'établir, car le circuit est "OUVERT".

Mais ça serait dans le cas d'un courant continue. En effet si w tend vers 0 alors son impédance tend vers l'infini

Dans le cas d'un courant alternatif, il faut se dire que l'armature A verra sont champ électrique varier, qui influencera l'armature B de ce fait c'est comme si le courant avait traversé le diélectrique. Qui est confirmé par l'équation de son impédance, plus w est grand plus l'impédance sera faible.

[mamono666]

Les électrons appartenant à l'armature A, quittent celle-ci pour s'accumuler à l'armature B.

Non les électrons ne passent pas d'une armature à l'autre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[predigny]

Non les électrons ne passent pas d'une armature à l'autre.

Si, mais en passant par l'extérieur, pas par le diélectrique évidemment.

[stefjm]

Une image hydrolique que j'aime bien :
Une membranne souple en travers du tuyau.
Cela empèche l'eau de passer en régime continu mais pas en régime alternatif.

En continu :
il faut fournit de l'énergie pour charger la membrane, énergie qu'on récupère lors de la décharge.

Pas une goute d'eau ne traverse la membrane. (Aucun électron ne traverse le diélectrique)

[mamono666]

Si, mais en passant par l'extérieur, pas par le diélectrique évidemment.

ils passent dans l'air ?


Par exemple pour la bouteille de Leyde, par où passe les électrons:

[invité576543]

Par exemple pour la bouteille de Leyde, par où passe les électrons:

Pourrais-tu donner le dessin pendant la phase d'augmentation de la charge, plutôt qu'une fois chargé? Ce serait plus pertinent pour la question posée, non?

Cordialement,

[mamono666]

Pourrais-tu donner le dessin pendant la phase d'augmentation de la charge, plutôt qu'une fois chargé? Ce serait plus pertinent pour la question posée, non?

Cordialement,

lol, est ce franchement nécessaire .... fait abstraction.

[b@z66]

Si, mais en passant par l'extérieur, pas par le diélectrique évidemment.

Franchement, "par l'extérieur de..." ne veut rien dire pour moi. Enfin la raison pour laquelle un condensateur se charge se trouve plutôt dans le fait que le générateur de tension auquel on branche le circuit avec le condensateur se trouve déjà être aussi polarisé. Ce qui veut dire, par exemple, qu'une pile se comporte déjà un peu comme un condensateur de grande capacité: on retrouve déjà aux deux bornes du générateur avant même d'y brancher le circuit avec le condo, ces excès de charges opposées. Le fait ensuite d'y brancher le circuit avec le condo va juste modifier la géométrie du "nouveau circuit": les excès de charges opposées se trouvant précédemment aux bornes du générateur peuvent maintenant se répartir différemment avec une accumulation concentrée au niveau des armatures du condensateur ainsi nouvellement intégré. Enfin, dernier point, les charges électriques ne doivent pas passer en théorie(en pratique, il existe toujours une résistance non infinie) d'une armature à l'autre: elles peuvent seulement se répartir différemment sur chacune des armatures.

[invité576543]

lol, est ce franchement nécessaire .... fait abstraction.

Oui, c'est nécessaire, parce que pendant la charge il y autre chose que l'air qui connecte les deux armatures. Et c'est cette "autre chose" qui est pertinente.

Cordialement,

[predigny]

Franchement, "par l'extérieur de..." ne veut rien dire pour moi. Enfin la raison pour laquelle un condensateur se charge se trouve plutôt dans le fait que le générateur de tension auquel on branche le circuit avec le condensateur se trouve déjà être aussi polarisé....

Le fait de se connecter à "quelque chose" de polarisé ne suffit pas. Il faut que ce quelque chose fasse circuler les charges (au moins pendant le temps de la charge du condensateur) et cette circulation se fait par une "pompe" à électron qui est extérieure au condensateur. Mais si la notion d'extérieur ne vous plait pas, mettez un autre mot à la place. Le cas tordu qui pourrait vous donner raison, c'est le générateur qui serait localisé entre les deux plaques du condensateur ; c'est concevable mais ça reste un cas spécial.

[b@z66]

Alala, la "fameuse pompe à électron", le composant que tout éléctronicien connait !!! Merci pour ce moment d'anthologie.

Enfin, je réitère que la notion d'extérieur(de l'on ne sait quel "intérieur" selon votre explication) ne veut rien dire si on ne précise pas mieux où il se localise et ce n'est pas le fait de mettre un autre mot à la place qui rendrait votre explication plus claire. Enfin, le fait que le générateur soit polarisé(existence d'une tension) suffit déjà en soit pour amorcer la charge d'un condensateur puisque ce qui met en mouvement les électrons, c'est bien le champ électrique donc l'origine se trouve dans les charges électriques opposées se trouvant initialement aux bornes du générateur. Nul besoin d'invoquer ici une pompe à électron magique, le seul champ électrique suffit.

[mamono666]

Oui, c'est nécessaire, parce que pendant la charge il y autre chose que l'air qui connecte les deux armatures. Et c'est cette "autre chose" qui est pertinente.

Cordialement,

si je pose la question, c'est que je ne sais pas ce qu'est cette "autre chose". J'attendais une explication.... faut être logique.

[b@z66]

Le fait de se connecter à "quelque chose" de polarisé ne suffit pas. Il faut que ce quelque chose fasse circuler les charges (au moins pendant le temps de la charge du condensateur) et cette circulation se fait par une "pompe" à électron qui est extérieure au condensateur. Mais si la notion d'extérieur ne vous plait pas, mettez un autre mot à la place. Le cas tordu qui pourrait vous donner raison, c'est le générateur qui serait localisé entre les deux plaques du condensateur ; c'est concevable mais ça reste un cas spécial.

Serait-ce cela que tu évoquais en parlant de "pompe à électron": http://fr.wikipedia.org/wiki/Convert...ompe_de_charge .

[stefjm]

Enfin, je réitère que la notion d'extérieur(de l'on ne sait quel "intérieur" selon votre explication) ne veut rien dire si on ne précise pas mieux où il se localise et ce n'est pas le fait de mettre un autre mot à la place qui rendrait votre explication plus claire. Enfin, le fait que le générateur soit polarisé(existence d'une tension) suffit déjà en soit pour amorcer la charge d'un condensateur puisque ce qui met en mouvement les électrons, c'est bien le champ électrique donc l'origine se trouve dans les charges électriques opposées se trouvant initialement aux bornes du générateur. Nul besoin d'invoquer ici une pompe à électron magique, le seul champ électrique suffit.

Sauf qu'en terme de causalité, c'est bien parce qu'il y a un courant qu'il y a une variation de tension.
Pas de courant, pas de variation de tension, donc tension constante.



Cordialement.

[b@z66]

si je pose la question, c'est que je ne sais pas ce qu'est cette "autre chose". J'attendais une explication.... faut être logique.

Pourtant, la réponse est évidente: qu'est ce qui relie les deux armatures d'un condensateur lorsque tu branches une source de tension dessus? Petit indice, la réponse n'est pas rien.

[b@z66]

Sauf qu'en terme de causalité, c'est bien parce qu'il y a un courant qu'il y a une variation de tension.
Pas de courant, pas de variation de tension, donc tension constante.



Cordialement.

Et en terme de causalité, qu'est ce qui est à l'origine du courant? Le champ électrique. Qu'est ce qui est à l'origine du champ électrique? Les charges électriques présentes aux bornes de la sources de tension(que l'on peut effectivement considérer comme constante, c'est le cas idéalisé d'une source de tension constante). Pourquoi a-t'on des charges électriques aux bornes d'un générateur de tension? Parce qu'une tension implique par définition champ électrique qui implique charges électriques. Ce ne sont que des principes de base.

[predigny]

Serait-ce cela que tu évoquais en parlant de "pompe à électron": http://fr.wikipedia.org/wiki/Convert...ompe_de_charge .

Non, pas du tout, et vous le savez très bien. Mais ne voulant pas vous offrir un autre moment d'anthologie, ni rentrer dans une polémique qui devient agaçante, je vous dis au revoir.

[b@z66]

Apparemment, l'invention de la "pompe à électron" est prévue pour 2070...

http://www.cafardcosmique.com/Les-Di...d-Isaac-ASIMOV

[mamono666]

Pourtant, la réponse est évidente: qu'est ce qui relie les deux armatures d'un condensateur lorsque tu branches une source de tension dessus? Petit indice, la réponse n'est pas rien.

Qu'est ce que tu racontes ??? soit plus claire je ne vois pas de quoi tu parles.

à part le générateur et la position des charges, je vois pas ce qu'il y a à redire à l'image que j'ai mis plus haut.

je voulais juste avoir des précision sur "les électrons passent par l'extérieur" c'est tout....

[b@z66]

Qu'est ce que tu racontes ??? soit plus claire je ne vois pas de quoi tu parles.

à part le générateur et la position des charges, je vois pas ce qu'il y a à redire à l'image que j'ai mis plus haut.

je voulais juste avoir des précision sur "les électrons passent par l'extérieur" c'est tout....

Effectivement, la réponse, c'est le générateur. Sinon, je trouve également que le fait que les électrons passent par "l'extérieur" est assez métaphysique pour moi.

[mamono666]

à part le générateur

bon, ok, c'est juste ça alors.... c'est le "extérieur de" qui m'a induit en erreur, j'imaginais l'extérieur du circuit et d'où mon interrogation.

@mmy: il n'y avait donc pas besoin de refaire tout le dessin, juste pour dire "par le générateur"

[LPFR]

ils passent dans l'air ?


Par exemple pour la bouteille de Leyde, par où passe les électrons:

[/IMG]

Bonjour.
Les électrons passent par le dispositif qui charge le condensateur. Par exemple, une pile avec une résistance en série.

Mais on peut aussi charger les armatures sans "dispositif". Par exemple, avec deux morceaux de métal différents que l'on charge par contact et que l'on décharge en les mettant en contact avec les armatures (méthode "à la Kelvin").

Le dessin de la bouteille de Leyde est pédagogiquement mauvais. Le dessinateur a mis les signes + et – là où ça lui convenait parce qu'il avait de la place.
Il aurait fallu que les + et les – soient sur le côté diélectrique des armatures.
Au revoir.

[mamono666]

Bonjour.
Les électrons passent par le dispositif qui charge le condensateur. Par exemple, une pile avec une résistance en série.[...].

ok, merci pour votre réponse, constructive.

[stefjm]

Et en terme de causalité, qu'est ce qui est à l'origine du courant? Le champ électrique.

Pas pour un condensateur.
Pour une bobine oui.

Mais comme ici, il n'est question que du condensateur et pas de ce qui l'a chargé, ben on ne sait pas...

Qu'est ce qui est à l'origine du champ électrique?

Du champ électrique du condensateur? Ben le courant qui l'a chargé.

Les charges électriques présentes aux bornes de la sources de tension(que l'on peut effectivement considérer comme constante, c'est le cas idéalisé d'une source de tension constante). Pourquoi a-t'on des charges électriques aux bornes d'un générateur de tension? Parce qu'une tension implique par définition champ électrique qui implique charges électriques. Ce ne sont que des principes de base.

La, on parle du générateur et cela me va tout à fait.

Je trouve dommage de parler de générateur de tension pour charger un condensateur. Cela oblige à passer par une résistance tampon pour pouvoir relier ensemble deux sources de tension parfaite. (le condensateur et le générateur)

Avec le même raisonnement et un générateur de courant, plus besoin de la résistance.

D'un point de vu théorie physique, ce n'est pas plus compliquer d'expliquer ce qu'est une source de tension ou une source de courant.
(et cela évite de parler de pompe )

Cordialement.

[LPFR]

Je trouve dommage de parler de générateur de tension pour charger un condensateur. Cela oblige à passer par une résistance tampon pour pouvoir relier ensemble deux sources de tension parfaite. (le condensateur et le générateur)

Re.
Pas moi.
Parce que dans mon supermarché je peux acheter de piles mais pas de sources de courant.

Une pile, tout le monde voit ce que c'est. Alors qu'une source de courant est, pour ceux qui n'ont pas accès à des alims avec limite de courant réglable, une abstraction mathématique qu'ils voient dans les schémas et qu'ils n'arrivent pas à rapprocher de la réalité.
Pour eux, leur donner une explication avec des sources de courant équivaut à leur donner l'explication en sanscrit.

Mais, comme je vous ai déjà dit: à chacun ses méthodes pédagogiques.
Cordialement,

[stefjm]

Re.
Pas moi.
Parce que dans mon supermarché je peux acheter de piles mais pas de sources de courant.

Une pile, tout le monde voit ce que c'est. Alors qu'une source de courant est, pour ceux qui n'ont pas accès à des alims avec limite de courant réglable, une abstraction mathématique qu'ils voient dans les schémas et qu'ils n'arrivent pas à rapprocher de la réalité.
Pour eux, leur donner une explication avec des sources de courant équivaut à leur donner l'explication en sanscrit.

Ce qui fait que plus tard, pour ceux qui ont appris comme cela, la cause est toujours la tension et la conséquence le courant.
Ce qui fait que très peu de personnes perçoivent la dualité source de tension - source de courant, circuit ouvert - circuit fermé, inductance - condensateur, parallèle - série, résistance - conductance, etc...

Et ce n'est pas parce qu'on voit ce que c'est qu'on sait ce que c'est...

Mais, comme je vous ai déjà dit: à chacun ses méthodes pédagogiques.

C'est sûr, d'autant que cela dépend beaucoup de l'age des "étudiants".

Ce qui me gène dans les réponses à base de charges seules pour le condensateur est qu'on fait abstraction de la dynamique (du courant de charge)
L'étude statique est certes intéressantes, mais pour charger, il faut un courant, on n'y coupe pas.

Un courant n'est pas plus "mystérieux" qu'une charge. (Le pire étant de ne pas parler du tout de courant et de court-circuiter directement le condensateur sur la source de tension.)

Cordialement.

[b@z66]

Du champ électrique du condensateur? Ben le courant qui l'a chargé.

Je parlais du champ électrique créé par le générateur. Le champ électrique présent dans le condensateur n'est pas à l'origine de sa propre charge: il est plutôt une manifestation conjointe à lui.

Enfin dans mes explications, j'évoquais bien le condensateur avec un circuit associé(message 6) même si dans l'idéal, on peut quand même utiliser comme cas limite un circuit RC avec R tendant vers 0 mais c'est seulement alors si l'on est pas choqué par les courants infinis.

[b@z66]

Enfin dans mes explications, j'évoquais bien le condensateur avec un circuit associé(message 6).

Message 10, excusez-moi.