Conservation de la charge d'un electret

[Amator]

Bonjour à tous,

Un électret est prétendument un diélectrique qui a la propriété de pouvoir garder sa charge électrique. (cf universalis)

Que se passe-t-il si les 2 électrodes d'un électret sont court-circuitées.
A mon sens, le potentiel entre les 2 électrodes ne peut que tomber à zéro.

puis on ouvre à nouveau le circuit, l’électret recrée-t-il une tension sur les électrode ???

J'imagine que non car sinon il aurait création d’énergie...
Pouvez vous m’éclairer sur le fonctionnement en réalité ?

En vous remerciant par avance.
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[chatelot16]

dans un micro electret il y a une charge electrique dans une membrane bien isolante ... cette charge n'est connecté a rien et se conserve longtemps quel que soit la façon de brancher le micro

mais longtemps , c'est combien ? rien n'est eternel

c'est un peu comme les UV/PROM qui conservent les information par des charge electrique dans un isolant , et qu'on peut effacer en eclairant par ultra violet pour rendre l'isolant conducteur

qu'en est il des micro electret ? n'y a il pas une perte de charge electrique au soleil ?

[Amator]

Bonjour,

Je peux repreciser ma demande.
Je vois l’électret comme l’équivalent d'un aimant permanent , mais pour le champ Electrique.
Ma question se schématiserait ainsi :


A chaque ouverture de l’interrupteur y a t il formation de charges sur les électrodes ?

A chaque fermeture de l'interrupteur, y a t il un courant a travers la résistance, menant à une ddp de 0 volts sur les électrodes?

Je doute que cela puisse fonctionner ainsi alors qu'est ce qui cloche dans mes propos ?

[chatelot16]

ton schema est completement faux ... un micro a electret n'est pas un condensateur

c'est une membrane électriquement chargé devant un transistor a effet de champs : quand la membrane bouge le transistor est plus ou moins conducteur

c'est pour cela qu'il faut alimenter un micro a electret , pour faire conduire ce transistor ... la façon dont on alimente le micro n'a aucun effet sur la charge electrique dans la membrane

une seule chose est sur , la sensibilité du micro depand de la charge restant dans la membrane , si la charge diminue avec le temps la sensibilité du micro diminue ... mais que le micro soit branché n'importe ou ne change rien

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amator]

Merci mais ce n'est pas ma question, Je ne parle pas de micro électret mais d’électret tout court
c'est a dire un diélectrique qui présente un champ électrique orienté. ( à ce que j'ai compris)
Un électret est ceci:
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectret

Alors pour le schéma par rapport a ce que je demande, il est bon !
C'est juste une piste de réflexion pour comprendre comment un électret agirait dans le circuit que je présente.

Personne ne sait ?

[chatelot16]

le principe electret c'est de coincer des charge electrique dans un isolant a la surface d'une des electrode du condensateur , mais si le condensateur est fixe , ces charges ne servent a rien et ne sont absolument pas visible par un circuit electrique branché sur ce condensateur

c'est quand le condensateur est deformable parce qu'une des electrodes est la membrane d'un micro que l'electret devient utile ... l'inconvenient est que le signal produit est très faible , trop faible pour etre transporté par un cable : c'est en mettant un transistor dans le micro qu'on a rendu cette technique utilisable

[Amator]

le principe electret c'est de coincer des charge electrique dans un isolant a la surface d'une des electrode du condensateur , mais si le condensateur est fixe , ces charges ne servent a rien et ne sont absolument pas visible par un circuit electrique branché sur ce condensateur

Je ne comprend pas (dans mon schéma, je ne parle pas du micro), l’électret est polarisé et les électrodes devaient se polariser + et - ?

[Amator]

"devraient" et pas "devaient"...

[mortevielle]

Bonjour,

Si on modélise l’électret comme un condensateur avec une charge fixe +Q et - Q (on ne sait pas rajouter ou enlever des charges) , ces charges vont induire des charges +Q et -Q sur les électrodes métalliques. La différence de potentielle entre les électrodes sera nulle (si on néglige les dimensions finies de l’électret et des électrodes) et il ne se passera rien quand on ferme le circuit, car la différence de potentielle est nulle. En pratique les électrons ont une certaine vitesse et vont diffuser dans le fil, mais je ne sais pas trop comment ponderer cet effet, je ne pense pas que cela fera un courant. Lorsque vous avez un transformateur ouvert au secondaire, vous mesurez une différence de potentiel entre ses bornes qui sont reliés via un fil. A mon sens c'est un peu la meme situation, sauf que ici vous avez des charges de surface aux extrémités et un tout tout petit courant qui assure la permutation, alors qu'ici on n'a que la diffusion sauf erreur de ma part
bien à vous

[Amator]

Merci de votre réponse

... ces charges vont induire des charges +Q et -Q sur les électrodes métalliques. La différence de potentielle entre les électrodes sera nulle (si on néglige les dimensions finies de l’électret et des électrodes)

C'est ce point que je ne vois pas bien.
S'il y a des charges Q+ sur électrode du haut par exemple et Q- sur celle du bas, il devrait y avoir une ddp entre les 2 électrodes ?
et je ne saisi pas non plus la subtilité de négliger les dimensions. quelle différence cela ferait- il dans le cas contraire ?

[mortevielle]

Considerez les equations de Maxwell : rot E = 0 ou la circulation de E sur un chemin fermé est nul.
Evidemment on a peut être un champ magnétique variable qui induit une FEM mais on va laisser tomber ces problemes de Compatibilité electro-magnétique.
On prend un chemin à l'interieur d'une électrode puis à l'intérieur du fil jusqu'à l'autre électrode puis jusqu'à l'autre électrode en traversant la couche + de l'electret et la couche -. Comme la circulation de E est nulle vous pouvez calculez la ddp via l'intégral de E à l'intérieur des 2 plaques de votre condensateur (ou à l'extérieur).
la couche + de l'electret va attiré des electrons du conducteur ainsi on aura + - + car le conducteur est pour l'instant de charge globale nulle.
SI on considère des dimension infinies c'est facile de calculer E (densite de charge surfacique constante sur un plan infini) de plus la densité surfacique sur le conducteur est l'opposé de l'electret (la distance entre les deux est negligeable) j'ai 3 plan avec une charge surfacique. Inversement pour la couche - de l'electret.
Si je ne considère pas des dimension infinie, je ne sais pas comment les charges positives de l'electret vont attiré les charges négatives, quelle charge globale + j'aurai Il y aurait moyen de s'en sortir avec poisson et des capacités mais je vous laisse ....
ainsi je sais calculer E (avec mes plans chargés) et ma ddp entre mes conducteurs. Le champs E est bien entendu nul à l'intérieur de mon conducteur (pourquoi) je n'ai que des charges de surface. Il va y avoir des recombinaisons de charges au debut peut être mais pas à propement parler un courant électrique.

[chatelot16]

des charge electrique coincé dans un isolant dans un condensateur ne produissent aucun effet mesurable au bornes du condensateur , et certainement pas une tension continue puisque ces charges sont isolé

il n'y a que si l'epaisseur du condensateur varie que la charge electrique isolé a un effet : ce qui se passe dans un micro a electret

[Amator]

Bonjour a tous,

Merci mortevielle pour votre réponse détaillée mais un peu trop calée pour moi.
J'attendais plutôt une explication "avec les mains" comme on dit.

Toutefois en filigrane, avec vos interventions à tous les deux, je crois percevoir le problème:

L’électret impose un champ, c'est le principe.

les électrodes présentent des charges, en réaction à ce champ.

Contrairement à un condensateur classique, ici le champ ne peut varier, ce qui fait que l'on ne peut espérer transformer les charges en courant.
i = C dv/dt est impossible ici,puisque dv est fixé et imposé par l’électret.

Etes vous d'accord avec ce raisonnement ? (sans rot E etc.. svp )

[chatelot16]

non ... les charges electrique coincé dans l'electret ne changent rien au fonctionnement du condensateur : il continuera a avoir une tension proportionnelle a la charge electrique que l'on y fait passer ... il continuera a retomber a zero volt quand on le court circuite

seule difference , si on monte jusqu'a la tension de claquage , il claquera a une tension plus faible dans un sens que dans l'autre suivant que la charge de l’électret s’additionne ou se soustrait

je perciste a dire que la seule utilité de l'electret c'est quand ça sert de capteur ou de micro

[Amator]

non ... les charges electrique coincé dans l'electret ne changent rien au fonctionnement du condensateur : il continuera a avoir une tension proportionnelle a la charge electrique que l'on y fait passer ... il continuera a retomber a zero volt quand on le court circuite

Ok , pour le fonctionnement en condensateur, tension de claquage, etc...

à la nuance près qu'ici le diélectrique est polarisé, il émet un champ électrique.
D'après vous l’électret ne crée pas de charges dans les électrodes ?

En admettant que l'electret présente des charges Q+ face à une des électrodes.
Cette dernière va présenter des charges Q- sur la face en regard de l’électret et des charges Q+ sur l'autre face de l’électrode, la face dirigée vers l’extérieur.
Globalement l’électrode restera neutre, puisqu'elle aura autant de Q+ que de Q-, c'est ça ?

inversement pour le sens des charges concernant l'autre électrode qui sera neutre elle aussi et finalement l’électret de crée pas de ddp entre les électrodes ?

Si ce n'est pas juste, pouvez-vous expliquer dans le détail ce qu'il se passe svp ?

[Amator]

Bonjour a tous

Je simplifie la question principale:

Au repos, un condensateur avec un électret en guise de diélectrique, présente-t-il une tension à ses bornes ?
et pourquoi ?

[Amator]

Un petit up.....

Au repos, un condensateur avec un électret en guise de diélectrique, présente-t-il une tension U à ses bornes ?
et pourquoi ?
(réponse niveau Bac+2, pas plus, svp)

[mortevielle]

Bonjour,

Avant tout ce n'est pas un simple problème, c'est celui d'une capacité dont le champ electrique va être perturbé par des
charges à proximité. La loi I=C dV/dt n'est certainement plus valable.

Que se passe t'il lorsque l’interrupteur est ouvert ?

Il est à remarqué que tout est symétrique dans la figure (hormis la résistance)
L'electret + va induire des charges - dans le partie du conducteur proche et + dans la partie eloignée. Inversément pour l'electret -. Il n'y a pas de charge globale sur les conducteurs. Lorsque nous fermons l'interrupteurs des charges - vont etre attiré par des charges +et inversement. Mais comme le mouvement des charges + est inversé par rapport à celui des charges - il n'y a pas de courant, juste des recombinaisons de charge. Donc pas de différence de potentiel entre les conducteurs.

Lorsque nous ouvrons l'interrupteur, une charge globale + peut apparaître sur un conducteur et négative sur l'autre, mais comme c'est la situation d'equilibre il n'y aura pas de courant lorsque nous refermerons l'interrupteur, juste un rearrangement léger des chargess.

Il est à noté que si l'electret n'avais pas été placé symétriquement, une différence de potentielle aurait pu exister à mon sens entre les deux conducteurs. Un courant de décharge aurait existé lorsqu'on aurait fermé l'interrupteur (si les charges globales initiales sur les condensateurs ne sont pas les charges d'equilibre)

Ce n'est pas un probleme facile à expliquer comme ca, sans schema et surtout que les math derrière sont tres costaud, on ne sait pas s'en servir. C'est le probleme en electrostatique des qu'on a des dimensions finies ...
Voila un debut d'explication plus simple

[mortevielle]

nb vous pouvez quand meme avoir une ddp lorsque la configuration est symetrique, a cquse des dimensions finies

[Amator]

Parfait, ça tient la route, merci de votre compréhension.