condensateur et dissipation par effet joule

[invitef6ecfe04]

bonsoir

je viens de faire un exercice du physique et quelque chose me gene
voici l'énoncé:

Un condensateur de capacité C1 = 1.0microF est sous un tension U=6.0 V .On connecte ses bornes à celles d'un second condensateur de capacité C2 = 0.50 microF initialement déchargé.Pendant une durée très brève,des charges électriques sont transférées d'un condensateur à l'autre.


1determiner la charge Q1 et l'énergie E1 initialement emmagasinées dans le premier condensateur.(je l'ai fait pas de soucis)

2 pourquoi y a t'il transfert de charges et a quel moment s'arrête t'il ?(j'ai du que c'est du au différence de tension et que la charge s'arrête lorsque les tensions au bornes des condensateurs est la même )

3 déterminer les charges finales Q1' et Q2' de chacun de ses condensateurs (j'ai posé U1 = U2 et Q1'+Q2' = Q1(0) car les charges se conservent et j'ai résolu un système)

4 Déterminer les tension finale U' a leur bornes( j'ai trouver 2 v pour les deux)

5 Déterminer l'énergie dissipé au cours du transfert de charge par effet joule (soit t le temps ou le transfert charge est terminée)

Pour ca j'ai dit que c'était égale E1(0) -(E1(t)+E2(t))


Mais le problème c'est que je comprend pas c'est qu'il faut une résistance pour l'effet joule or il n'y a pas de résistance dans l'énonce on devrait donc être dans un cas théorique ou il n'y pas de perte d'énergie donc qu'est ce qui fait qu'il y a cette perte d'énergie ?
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[calculair]

Bonjour,

C'est une discussion que j'ai lancé sous le titre

"Les bons principes en physique"

que tu devrais retrouver.

Pour la plus part des prof on dit que ceal disparait par effet joule. On introduit une resistance dans le circuit et on montre que quand R tend vers zero l'energie dissipée tend vers la perte de l'energie electrostatique.


Cette explication n'est pas sure, car il peut y avoir rayonnement du fait le la circulation ds charges, et pour les antenne on montre que si elle rayonne elle se comprte comme une resistance.

En fait si le circuit ne rayonne pas et qu'il est constitue de circuit supra conducteur parfait les charge oscille d'un condensateur à l'autre sans s'arreter( imagine que tu relies un condensateur sur terre à celui qui se trouve sur la lune par une ligne coaxiale supraconductrice parfaite Elle ne rayonne pas, elle ne dissipe rien, mais les charge re bondissent d'un condensateur à l'autre toute les secondes environ.....

Lie la discussion, tu verras que la question que tu poses n'est pas triviale si tu n'accepte pas la dissipation par un effet joule "liberatoire" pour le prof!!!!

[invite15928b85]

Bonsoir.

C'est une question archi-classique qui revient périodiquement sur le forum.

Quand vous avez calculé l'énergie du système des deux condensateurs dans l'état final, vous avez fait l'hypothèse, éventuellement sans vous en rendre compte, qu'il s'agissait d'un état stable. Et vous avez trouvé une énergie finale inférieure à l'énergie initiale.

En fait, cette différence d'énergie est tout simplement le "prix à payer" pour atteindre un état final stable, que ce soit par effet Joule, par rayonnement électromagnétique ou je ne sais quoi d'autre ...

Sans cette dissipation, le système ne se stabilise pas. Courants et tensions oscillent indéfiniment.

@+

[invite21348749873]

bonsoir

je viens de faire un exercice du physique et quelque chose me gene
voici l'énoncé:

Un condensateur de capacité C1 = 1.0microF est sous un tension U=6.0 V .On connecte ses bornes à celles d'un second condensateur de capacité C2 = 0.50 microF initialement déchargé.Pendant une durée très brève,des charges électriques sont transférées d'un condensateur à l'autre.


1determiner la charge Q1 et l'énergie E1 initialement emmagasinées dans le premier condensateur.(je l'ai fait pas de soucis)

2 pourquoi y a t'il transfert de charges et a quel moment s'arrête t'il ?(j'ai du que c'est du au différence de tension et que la charge s'arrête lorsque les tensions au bornes des condensateurs est la même )

3 déterminer les charges finales Q1' et Q2' de chacun de ses condensateurs (j'ai posé U1 = U2 et Q1'+Q2' = Q1(0) car les charges se conservent et j'ai résolu un système)

4 Déterminer les tension finale U' a leur bornes( j'ai trouver 2 v pour les deux)

5 Déterminer l'énergie dissipé au cours du transfert de charge par effet joule (soit t le temps ou le transfert charge est terminée)

Pour ca j'ai dit que c'était égale E1(0) -(E1(t)+E2(t))


Mais le problème c'est que je comprend pas c'est qu'il faut une résistance pour l'effet joule or il n'y a pas de résistance dans l'énonce on devrait donc être dans un cas théorique ou il n'y pas de perte d'énergie donc qu'est ce qui fait qu'il y a cette perte d'énergie ?

Bonsoir
Il n'y a pas d'effet Joule sans résistance.
Par contre, la charge initiale sous un potentiel U se retrouve sous un potentiel U'.
Il y a donc eu travail des forces electriques égal à Q1(U'-U) fourni par le systeme des deux condensateurs.

[A voir en vidéo sur Futura]

[stefjm]

Quand vous avez calculé l'énergie du système des deux condensateurs dans l'état final, vous avez fait l'hypothèse, éventuellement sans vous en rendre compte, qu'il s'agissait d'un état stable. Et vous avez trouvé une énergie finale inférieure à l'énergie initiale.

C'est très classique en commande de procédé.
Un parallèle qui permet de bien comprendre le truc :
Une balancoire sans frottement avec départ d'une plateforme haute et arrivée sur une platteforme basse. (Il faut être bon trapeziste pour ne pas merder le truc... )

En fait, cette différence d'énergie est tout simplement le "prix à payer" pour atteindre un état final stable, que ce soit par effet Joule, par rayonnement électromagnétique ou je ne sais quoi d'autre ...

L'énergie perdue pour charger (ou décharger) un condensateur est exactement la moitié de la variation. (Le monde est bien fait quand même.)

Dans l'équation différentielle, le terme de dissipation est celui en d/dt. Il est obligatoirement non nul.

C'est une erreur très clasique de postuler l'existance d'un régime permanent stable, d'oublier de vérifier si effectivement c'est le cas, et d'être surpris par des résultat bizarres.

Cordialement.

[stefjm]

Bonsoir
Il n'y a pas d'effet Joule sans résistance.
Par contre, la charge initiale sous un potentiel U se retrouve sous un potentiel U'.
Il y a donc eu travail des forces electriques égal à Q1(U'-U) fourni par le systeme des deux condensateurs.

Sous quelle forme récupère-t-on un travail de force électrique?

[invite6dffde4c]

Sous quelle forme récupère-t-on un travail de force électrique?

Bonjour Stefjm.
Sous forme de chaleur (par effet Joule), par exemple.
Au revoir.

[invite21348749873]

Sous quelle forme récupère-t-on un travail de force électrique?

Bonsoir
La réponse n'est pas évidente; mais le calcul de ce travail n'implique nullement la présence d'une resistance qui dissiperait de la chaleur.
En fait, je n'ai pas de réponse .

[stefjm]

Bonjour Stefjm.
Sous forme de chaleur (par effet Joule), par exemple.
Au revoir.

Cette forme me paraissait exclue par la réponse d'Arcole.
D'ailleurs...

Bonsoir
La réponse n'est pas évidente; mais le calcul de ce travail n'implique nullement la présence d'une resistance qui dissiperait de la chaleur.
En fait, je n'ai pas de réponse .

La charge et l'énergie se conservant, je ne vois pas bien où pourrait bien passer cette différence d'énergie, mis à part en chaleur ou en rayonnement.

Et comme dans les deux cas, cela fait intervenir le même terme d'amortissement (en d/dt, soit une résistance
équivalente), pour l'automaticien que je suis, cela ne fait pas de différence.

Comme j'aime bien aussi la physique, je suis preneur de toute proposition.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Comme ça a été dit dans les premiers posts, ce problème a été largement discuté dans ce forum.
L'énergie se dissipe sous forme de chaleur et une partie infime par rayonnement EM dans les connexions.
Si on élimine la résistance en utilisant des supraconducteurs, le système oscille par les inductances parasites et l'énergie est perdue par rayonnement uniquement.
Et si on élimine l'inductance et le rayonnement en utilisant des morceaux de ligne coaxiale de même impédance comme condensateurs, alors le système oscille éternellement.
Évidement, l'isolant est le vide pour éviter les pertes diélectriques.
Au revoir.

[invite21348749873]

Bonjour.
Comme ça a été dit dans les premiers posts, ce problème a été largement discuté dans ce forum.
L'énergie se dissipe sous forme de chaleur et une partie infime par rayonnement EM dans les connexions.
Si on élimine la résistance en utilisant des supraconducteurs, le système oscille par les inductances parasites et l'énergie est perdue par rayonnement uniquement.
Et si on élimine l'inductance et le rayonnement en utilisant des morceaux de ligne coaxiale de même impédance comme condensateurs, alors le système oscille éternellement.
Évidement, l'isolant est le vide pour éviter les pertes diélectriques.
Au revoir.

Bonjour
Il est évident que ca ne peut etre autrement, l'énergie passe bien quelque part.
Mais qu'est ce exactement, une partie infime?
Et si les conducteurs et les condensateurs sont supposés parfaits, , il n'y aura pas d'effet Joule; dans ce cas que se passe -t-il?

[invite21348749873]

En fait, ce qui me trouble, c'est que dans le calcul de l'énergie "avant" et de l'énergie "Apres", on n'utilise que les formules habituelles des condensateurs, et on postule seulement la conservation de la charge.
Et le calcul donne directement la difference d'energie, comment expliquer cela?

[calculair]

Bonjour

La ou tout est dit ........!!!!

http://forums.futura-sciences.com/ph...-physique.html

[invite21348749873]

Bonjour

La ou tout est dit ........!!!!

http://forums.futura-sciences.com/ph...-physique.html

Bonjour et merci pour ce lien que je ne connaissais pas.
Finalement , je pense que le probleme vient du fait qu'on n'a pas le droit de modeliser deux condensateurs en parallele avec des connections idéales sans résistance, sans self, sans capacité, etc... . ce type de connection n'existe tout simplement pasdans la nature Cela devient un probleme "par la pensée " et ce n'est plus un probleme réel. Le résultat est donc seulement un résultat mathématique et non un résultat physique.