Electrostatique et conducteurs

[inviteed373d9c]

bonsoir. je suis actuellement en pleine revision de l'electrostatique. cependant, c'est pas encore tres clair dans ma tete, j'ai donc souhaité crée ce topic pour poser les questions qui me perturbent (certaines d'entre elles sont un peu betes...). je commence avec la premiere serie :

- dans un espace, on pose deux conducteurs separés par une distance finie.
le premier est porté a un potentiel alors que le deuxieme est relié au sol.
d'apres mes connaissances, un conducteur relié au sol perd automatiquement sa charge lorsqu'il est relié au sol. cependant, lorsque j'ai vu la reponse j'ai trouvé que sa charge n'etait pas nulle a l'equilibre. comment se fait-il?

- lorsqu'on relie un conducteur chargé negativement au sol; est-ce qu'il evacuera sa charge?

voila merci beaucoup!
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[calculair]

bonsoir. je suis actuellement en pleine revision de l'electrostatique. cependant, c'est pas encore tres clair dans ma tete, j'ai donc souhaité crée ce topic pour poser les questions qui me perturbent (certaines d'entre elles sont un peu betes...). je commence avec la premiere serie :

- dans un espace, on pose deux conducteurs separés par une distance finie.
le premier est porté a un potentiel alors que le deuxieme est relié au sol.
d'apres mes connaissances, un conducteur relié au sol perd automatiquement sa charge lorsqu'il est relié au sol. cependant, lorsque j'ai vu la reponse j'ai trouvé que sa charge n'etait pas nulle a l'equilibre. comment se fait-il?

- lorsqu'on relie un conducteur chargé negativement au sol; est-ce qu'il evacuera sa charge?

voila merci beaucoup!

Le fait de relié un conducteur au sol, tu fixes son potentiel à celui du sol. Ce potentiel est fixé par convention à 0.

Quant à la charge cela va dependre des charges envoironnantes. La condition à respecter est que le potentiel soit ègale à 0

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Une autre façon de voir les choses.
Prenons un objet relié à la terre, en absence de champs électriques. Son potentiel est celui de la terre. Maintenant mettons un objet chargé positivement (par exemple) à proximité. Cet objet a un champ électrique autour de lui créé par ses charges. Ce champ, qui arrive sur le premier objet va attirer des charges (des électrons dans cet exemple) qui vont se placer vers le deuxième objet. Ces électrons viennent de la terre. Les lignes de champ finissent dans ces charges. La charge de l'objet relié à la terre n'est plus nulle.
Si maintenant on coupe la connexion du premier objet à la terre, les électrons en excès restent dans l'objet et l'objet reste chargé. C'est ce qu'on appelait (appelle?) "électrification par influence".
Donc: un objet relié à terre se décharge à condition qu'il n'ait pas du champ électrique produit par d'autres charges.
Au revoir.

[calculair]

Bonjour.
Une autre façon de voir les choses.
Prenons un objet relié à la terre, en absence de champs électriques. Son potentiel est celui de la terre. Maintenant mettons un objet chargé positivement (par exemple) à proximité. Cet objet a un champ électrique autour de lui créé par ses charges. Ce champ, qui arrive sur le premier objet va attirer des charges (des électrons dans cet exemple) qui vont se placer vers le deuxième objet. Ces électrons viennent de la terre. Les lignes de champ finissent dans ces charges. La charge de l'objet relié à la terre n'est plus nulle.
Si maintenant on coupe la connexion du premier objet à la terre, les électrons en excès restent dans l'objet et l'objet reste chargé. C'est ce qu'on appelait (appelle?) "électrification par influence".
Donc: un objet relié à terre se décharge à condition qu'il n'ait pas du champ électrique produit par d'autres charges.
Au revoir.

Le scenario decrit par LPFR est interessant, je voudrais le poursuivre, car interessant.

Prenons uns sphère metalliqie reliée à la terre par un conducteur.

Approchons des charges electriques qui créent un champ E autour de cette sphère. Son potentiel est egale à 0

Cette sphère prend des charges à la terre par influence

Le scénario de LPFR coupe le conducteur qui relie la sphére à la terre.

La sphère conserve les charges empruntées à la terre.

Suite du scénario de LPFR

Que devient le potentiel de cette sphère aprés la coupure de la liaison à la terre ?

Les lignes de champs restent inchangées car la coupure du conducteur ne provoque pas ne circulation de charges

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteed373d9c]

Le scenario decrit par LPFR est interessant, je voudrais le poursuivre, car interessant.

Prenons uns sphère metalliqie reliée à la terre par un conducteur.

Approchons des charges electriques qui créent un champ E autour de cette sphère. Son potentiel est egale à 0

Cette sphère prend des charges à la terre par influence

Le scénario de LPFR coupe le conducteur qui relie la sphére à la terre.

La sphère conserve les charges empruntées à la terre.

Suite du scénario de LPFR

Que devient le potentiel de cette sphère aprés la coupure de la liaison à la terre ?

Les lignes de champs restent inchangées car la coupure du conducteur ne provoque pas ne circulation de charges

oui, je commence a beaucoup mieux comprendre...
cependant, ta question me laisse un peu pensif. je ne sais pas si j'ai la bonne reponse:

lorsque la sphere etait relié a la terre et sous l'influence des charges electriques, alors son potentiel obeissait a l'equation :

_sc => _sc

avec

_s le potentiel que crééraient les charges de cette sphere metallique (c'est a dire en étant isolé)
_c le potentiel créé par les charges

lorsqu'on rompt la liaison avec la terre, puisque les charges sont conservées, alors le potentiel _s rèste le meme c'est a dire _c.

Je doute que ce soit la bonne reponse. je pencherais plutot a dire qu'a l'equilibre ils aient le meme potentiel sauf que je ne vois pas comment le potentiel pourrait changer independemment de la charge...

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Lisez bien Calculair (message #4):
"Les lignes de champs restent inchangées car la coupure du conducteur ne provoque pas de circulation de charges"
Donc, le potentiel?
Au revoir.

[inviteed373d9c]

Bonjour.
Lisez bien Calculair (message #4):
"Les lignes de champs restent inchangées car la coupure du conducteur ne provoque pas de circulation de charges"
Donc, le potentiel?
Au revoir.

cela voudrait dire que la difference de potentiel entre les deux corps est constante?

desolé, je ne vois vraiment pas...

[invite6dffde4c]

Re.
Cela veut dire que le fait de couper la convexion à terre ne change rien, ni le champ électrique ni le potentiel. Tout reste tel quel. Le potentiel de la sphère qui était reliée à terre reste à zéro.

Maintenant la suite du programme est: Qu'est ce qui arrive si on éloigne (à l'infini) les charges qui avaient créé le champ?
A+

[inviteed373d9c]

Re.
Cela veut dire que le fait de couper la convexion à terre ne change rien, ni le champ électrique ni le potentiel. Tout reste tel quel. Le potentiel de la sphère qui était reliée à terre reste à zéro.

Maintenant la suite du programme est: Qu'est ce qui arrive si on éloigne (à l'infini) les charges qui avaient créé le champ?
A+

oui c'est vrai. c'est tout a fait logique... merci beaucoup ce me sera tres utile.

Reponse a la question :

Lorsqu'on eloigne les charges qui avaient créé le champ, alors la sphére ne serait soumis qu'a son propre potentiel.
Ce qui veut dire que _s sera egale a _c avec le potentiel initial (avant qu'on eloigne la sphere).
Finalement, _s sera egale a _c (j'espere que c'est juste )

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Oui. C'est cela.
En fait, les objets on tendance à se mettre au potentiel de l'espace où ils sont. Évidemment ils ne le peuvent pas s'ils n'ont pas un moyen d'acquérir des charges. On peut les aider en les branchant à la terre mais avec le fil de connexion on change nécessairement le champ électrique existant. Pour le faire plus doucement, on peut ajouter des ions dans l'air autant de positifs que des négatifs. L'objet prend alors les charges qu'il faut pour être en équilibre avec le potentiel de l'endroit. On peut ajouter ces ions simplement avec une petite flamme.
Au revoir.

[inviteed373d9c]

merci beaucoup pour votre aide. j'ai encore une question:
comment est ce que le potentiel d'un conducteur isolé pourrait changer (sachant qu'un conducteur isolé ne peut pas perdre sa charge). en clair, comment peut varier le potentiel independemment de la charge?

[invite6dffde4c]

comment est ce que le potentiel d'un conducteur isolé pourrait changer (sachant qu'un conducteur isolé ne peut pas perdre sa charge). en clair, comment peut varier le potentiel independemment de la charge?

Bonjour.
Je ne sais pas répondre de but en blanc à votre question d'une manière générale. Mais je peux vous donner un exemple: un conducteur isolé à l'intérieur d'une sphère conductrice. La charge du conducteur reste constante (mettons zéro), mais il sera toujours au potentiel qu'on donnera à la sphère.
En attendant d'autres idées d'autres foristes (ou miennes), qui répondent d'une façon plus générale.
Au revoir.

[calculair]

merci beaucoup pour votre aide. j'ai encore une question:
comment est ce que le potentiel d'un conducteur isolé pourrait changer (sachant qu'un conducteur isolé ne peut pas perdre sa charge). en clair, comment peut varier le potentiel independemment de la charge?

C'est comme on dit une excellente question.
C'est une bonne réaction de physicien.

La raison c'est que le potentiel est independant de la charge du moins directement. 2 spheres isolées portant la même charge mais de rayon different sont à des potentiels differents.

D'ailleurs on pourrait imaginer un ballon spherique que l'on gonffle portant la charge Q. le rayon R croit et son potentiel diminue

La valeur du condensateur spheriqie est C = 4 pi e° R si sa charge est Q son potentiel est V = Q/C = Q/( 4 pi e°R)

En fait cela vient de la definition du potentiel V = somme de E dl et cela depend uniquement de la valeur que peut prendre cette integrale.

Nous avons eu une illustration de cela dans mon message 4. et dans les reponses que tu as faite ensuite sur l'evolution du potentiel de la sphére isolée.
Des que les lignes de champ E autour de la sphère ont evolué, la circulation de E a evoluée comme son potentiel.

J'espère que tu sens mieux ce qui se passe physiquement.

[inviteed373d9c]

C'est comme on dit une excellente question.
C'est une bonne réaction de physicien.

lol merci c'est tres flatteur.

je comprends parfaitement ce que tu veux dire. cependant, j'ai été confronté a un exercice qui se resumait a l'exemple donné par LFPR. le voici :

cliquez sur le lien pour voir l'image

ils demandent ce qui se passe pour le potentiel du conducteur A lorsque _b varie.

dans la solution ils disent que Va varie de sorte a ce que _ba Cst

[inviteed373d9c]

quelqu'un pourrait m'aider pour la question precedente?

[calculair]

lol merci c'est tres flatteur.

je comprends parfaitement ce que tu veux dire. cependant, j'ai été confronté a un exercice qui se resumait a l'exemple donné par LFPR. le voici :

cliquez sur le lien pour voir l'image

ils demandent ce qui se passe pour le potentiel du conducteur A lorsque _b varie.

dans la solution ils disent que Va varie de sorte a ce que _ba Cst

Dois je comprendre la situation suivante

Le conducteur A spherique à une charge Q et il est isolé dans l'espace

Son potentiel est V'(isolé)

On entoure ensuite ce conducteur par la sphère B fixé au potentiel V par rapport au sol

On a donc un condensateur spherique ( armature A et B )
La charge est Q portée par l'armature centrale

La difference de potentiel AB est donc fixée par cette charge
Vab = Q/C

Si le potentiel de l'armature externe varie selon Vext ( celui de la source )

Il faut ajouter ce potentiel en valeur algebrique pour connaitre le potentiel de l'armature interne

V( armature interne/ sol ) = Vext + Q/C

C etant la capacité spherique constituée par les 2 sphères de rayon R1 et R2

Cela est il clair ?

[inviteed373d9c]

Dois je comprendre la situation suivante

Le conducteur A spherique à une charge Q et il est isolé dans l'espace

Son potentiel est V'(isolé)

On entoure ensuite ce conducteur par la sphère B fixé au potentiel V par rapport au sol

On a donc un condensateur spherique ( armature A et B )
La charge est Q portée par l'armature centrale

La difference de potentiel AB est donc fixée par cette charge
Vab = Q/C

je suis entierement convaincu par cette partie. j'ai compris pourquoi la variation de Vb causait la variation de Va.

Si le potentiel de l'armature externe varie selon Vext ( celui de la source )

Il faut ajouter ce potentiel en valeur algébrique pour connaitre le potentiel de l'armature interne

V( armature interne/ sol ) = Vext + Q/C

C étant la capacité spherique constituée par les 2 sphères de rayon R1 et R2

Cela est il clair ?

par contre cette parie la je ne l'ai pas vraiment comprise. donc tu pouvais éclaircir avec un petite exemple ou plus d'explication ce serait bien.

merci

[calculair]

je suis entierement convaincu par cette partie. j'ai compris pourquoi la variation de Vb causait la variation de Va.



par contre cette parie la je ne l'ai pas vraiment comprise. donc tu pouvais éclaircir avec un petite exemple ou plus d'explication ce serait bien.

merci

J'ai de la chance car c'est la partie la plus simple. !

En effet tu as bien compris que le condensateur sphérique chargé à Q a une difference de potentiel Vab = Q/C. C'est comme une pile qui a une force electromotice Vab

Maintenant tu mets en serie avec la terre un generateur de force electromotrice Vext

Si tu mesures avec un voltmètre La difference de potentiel entre la terre et le point situé entre la sortie de ce generateur exterieur et le condensateur, il indiquera evidemment V ext
Si maintenant tu mesures la difference de potentiel entre la terre et l'armature centrale du condensateur, tu as les 2 sources de tension en serie, le voltmètre indiquera Vext + Vab.

Es tu d'accord avec cette vision des choses..........