[EXO] Exercice condensateur

[cyp888]

Bonjour, je suis bloqué sur la question 4 d'un exercice et j'aimerais quelques indications pour m'aider a progresser*:

Considérons le circuit de la figure ci-dessous qui consiste en une batterie de tension E, un interrupteur S, et un condensateur de capacité C. Le condensateur consiste en deux plaques parallèles d'aire A séparées par une distance d. Après la fermeture de l'interrupteur S et la charge complète du condensateur, une plaque conductrice d'épaisseur d/3 et d'aire A est insérée doucement entre les plaques du condensateur. La nouvelle plaque insérée reste parallèle aux plaques du condensateurs.

1/Trouvez la capacité du condensateur après l'insertion de la plaque conductrice

2/En insérant la nouvelle plaque conductrice de combien la charge du condensateur a-t-elle augmentée*?

3/En insérant la nouvelle plaque conductrice de combien l’énergie emmagasinée par le condensateur a-t-elle augmentée*?

4/Calculer le travail fourni par la batterie pendant l'insertion la nouvelle plaque conductrice de combien

5/Calculer le travail fournit par la force appliquée à la plaque conductrice pendant son insertion

6/ On ouvre l'interrupteur et on retire doucement la plaque conductrice, calculer le travail fournie par la force appliquée à la plaque conductrice pour son retrait.



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Pour la première question voici comment j'ai procédé, je me suis dit que l'insertion de cette plaque entrainerais que le condensateur serait remplacé par 2 condensateur en série de capacité 3 fois supérieure (étant donné que je trouve une distance d/3 pour chacun des condensateurs),
Au final je trouve une capacité de 3/2 C.
Pour les questions 2 et 3 je trouve aussi les résultats mais concernant la question 4 je ne comprend pas trop comment s'exprime le travail de la batterie pendant l'insertion de la nouvelle plaque... Idem pour les deux dernières questions je ne comprend pas le principe.

Merci d'avance pour vos réponses.
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[LPFR]

Bonjour.
Comme vous l'avez bien trouvé, la capacité est passée à 3/2 C. Avec une même tension E. Donc, la charge a augmentée. Le travail fourni par la batterie est E.I.t et I.t est la charge (ou la variation de charge).
Je vous laisse compléter.
Les questions 5 et 6 sont une suite de la 4. Il vous suffit de réfléchir un peu.
Au revoir.

[cyp888]

Merci pour la réponse ^^. Concernant la question 5 quel est cette force exactement? la force électrostatique qui agit sur la plaque insérée?

[LPFR]

Bonjour.
Il est vrai que la question est ambigüe. Si c'étaient les forces électrostatiques on aurait du écrire "les forces" au pluriel. Car il y en a au moins deux: une sur le haut et l'autre sur le bas de la plaque.
Donc, j'interprète la question comme la force "exercée" par l'opérateur qui insère la plaque.
En réalité, cette force est négative. Il faut qu'il retienne la plaque.
Mais même dans ce cas il y a une non-uniformité dans la rédaction de la 6 dans laquelle on mentionne explicitement la force appliquée à la plaque.

Dans ce type de situation, le plus prudent est d'écrire dans la copie: "je considère que l'on demande telle ou telle chose". Si le correcteur appartient à l'espèce en voie de disparition "pas trop con", il en tiendra compte.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[cyp888]

Désolé je ne voulais pas dire ça mais je ne trouve vraiment pas les résultats pour les questions 5 et 6....

[LPFR]

Re.
Je n'ai pas de boule de cristal.
Dites-nous ce que vous avez fait et on verra si on peut vous aider.
A+

[cyp888]

Pour la question 4 je trouve 1/2 CE². Pour la 5 je me suis dit que le travail effectué par la force exercé sur la plaque pour son insertion serait l'opposé du travail fourni par la batterie pour son insertion (-1/2 CE²) mais ça n'a pas l'air d'être ça...

[LPFR]

Re.
Le travail fait pour insérer la plaque est bien négatif (les armatures attirent la plaque).
Et il est bien égal, en valeur absolu, au travail fourni par la pile.
Donc, c'est bon.
A+

[cyp888]

L'énergie emmagasinée par le condensateur n'agit pas?

[cyp888]

Je dis ça parce que je peux voir -1/4 * CE² comme solution pour la question 5 mais je ne sais pas comment l'interpreter.