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cage de Faraday



  1. #1
    RORO71

    bonjour je suis étudiant en 1er S et j'ai comme sujet de TPE la machine de Wimshurst.
    J'étudie comment se charge la machine, et lorsque les secteur chargés psitivement (par exemple) arrivent près des peignes, ceux-ci se "chargent" négativement alors que l'intérieur du condensateur est chargé positivement.
    j'ai du mal a comprendre.
    ils parlent alors de la cage de Faraday, mais je ne l'ai pas étudier et je ne connais pas sont fonctionnement.
    Est-ce que quelqu'un pourrait m'aidé ?
    merci de votre aide.

    -----

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  3. #2
    black templar

    Salut,

    j'ai quelque question : 1) Qu'est-ce que la machine de Wimshurst?

    2) Qu'est-ce que la cage de Faraday?

    Ca a l'air d'un sujet passionant mais je suis LARGUE.

    ops:

    J'suis en seconde mais j'en connait un peu en électronique ( transitor, condensateur, bobine...)

  4. #3
    RORO71

    Alors la machine de Wimshurst est une machine électrostatique, elle transforme l'énergie mécanique en énergie électrique.
    On l'utilise pour expliqué la navigation des électrons. Elle n'a pas vraiment d'utilité, c'est surtout une machine de foire.
    Quand tu tourne une manivelle, elle entraine en rotation deux disque, qui chargent des condensateurs (pour faire simple). Une fois, les condensateurs plein, un éclair se produit entre 2 boules.
    Pas mal de site parlent de cette machine, avec meme un mode d'emploie pour la construire. C'est-ce que je fais avec des potes.

    Pour la cage de Faraday... c un principe physique, mais je connais pas trop, c'est pour cela que je demandais je l'aide.

    quelques sites :
    http://www-physique.u-strasbg.fr/~ud.../wimshurst.htm
    http://www.sciences.univ-nantes.fr/p...wimshurst.html
    http://www.google.fr/search?hl=fr&ie...a=lr%3Dlang_fr

    j'espère que je t'ai un peu éclairé
    a+

  5. #4
    gatsu

    si mon souvenir est bon (qu'on me le dise si je me trompe :? ) la cage de faraday est un ecran electrostatique... Lorsque l'on a un conducteur chargé, ce dernier une fois a l'equilibre dois verifier le fait qu'il n'existe aucun champ electrostatique en son sein.Il peut donc y avoir un champ partout ailleur mais pas a l'interieur du conducteur lui meme.
    Ensuite on prend un conducteur creux (une sphere creuse par exemple)...cette derniere doit verifier le meme principe d'equilibre que le conducteur plein c'est a dire qu'il n'existe pas de champ electrique a l'interieur du conducteur meme dans la partie creuse.Ensuite etant donne que la sphere est creuse, il y a une charge sur la surface interieure de la sphere et une charge sur la surface exterieure de la sphere.
    On peut montrer (grace un theoreme appelé theoreme de gauss tres utilisé en electrostatique)que si l'on suppose que l'on met une petite bille chargée Q dans la partie creuse de la sphere(bcp plus grande que la bille), que la surface interieure est tjrs chargée Q c'est a dire qu'elle ne depend pas de ce qui passe a l'exterieur; qd bien meme un eclair arriverait sur la sphere, la charge de la surface interieure ne serait pas modifiée et elle resterait Q.C'est ca la cage de faraday.
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    invite158967239

    Ah, la machine de Wimshurst!
    J'ai beaucoup fait c... mes profs de physiques la dessus, mais aucun n'a pu me donner la reponse. J'ai commencé a en construire une, mais elle ne marche pas encore.
    Le principe est un effet condensateur entre chacun des deux disques, et en fait, une legere tenson initiale (due par ex aux frottements) est amplifiée jusqu'au seuil ou il y a des etincelles entre bandes metalliques, ou entre les deux plateaux. Ca se comporte comme un generateur d'intensité. Le + et le - ont des roles symetriques.

    La cage de Faraday : les champs electriques purs n'y penetrent pas car elle est metallique. Par exemple, un avion peut se prendre un eclair, ses occupnts n'auront rien. Par contre, il y aura de forts champs magnetiques.
    A+
    Pierre

  8. #6
    RORO71

    Merci pour vos réponses, je pense avoir compris, de demanderais a ma prof de physique si j'ai effectivement compris
    et je vous tien au courant lol
    merci a la prochaine

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  10. #7
    lotte-lotte

    Re : cage de Faraday

    Bonjour, je ne sais pas si l'on peut reprendre un vieux sujet, mais c'est peut-être mieux que de relancer le même sujet en ignorant celui-ci..
    Donc voilà, je voulais poser une question sur la cage de Faraday, mais une recherche dans les forums m'a permis de trouver cette discussion qui me rend perplexe

    Citation Envoyé par gatsu
    Ensuite etant donne que la sphere est creuse, il y a une charge sur la surface interieure de la sphere et une charge sur la surface exterieure de la sphere.
    Quand un conducteur est chargé, les charges se répartissent sur la surface externe du conducteur, non? Enfin, c'est ce que je pense, donc si quelqu'un pouvait m'expliquer pourquoi pas, ce serait gentil

    Sinon, ma question initiale était la suivante:
    La cage de faraday repose (je crois) sur le principe que, justement, les charges se répartissent sur la surface externe des conducteurs. Donc, si l'on est dans notre voiture pendant un orage, autant y rester car elle est une cage de faraday.. (si on touche l'intérieur de la voiture et que la foudre vient la frapper, il ne nous arrivera rien)
    Mais si on prend une vraie cage? Par "vraie cage", j'entends une cage formée de barreaux.. Quand la cage (faite d'un matériau conducteur) est chargée, les charges devraient se répartir sur la surface externe du conducteur. Donc, si les barreaux sont cylindriques, ils sont chargé juste sur leur surface externe.. Mais la cage, considérée comme un tout, est un conducteur, et donc, devrait être chargée uniquement sur sa surface externe!
    Cela veut-il dire que les charges se répartissent finalement sur la demi face externe de chaque cylindre?
    (pour les barreaux de chaque coins, ils auraient évidemment leur répartition bien à eux, plus que la moitié de la surface externe )

    Je ne sais pas si j'ai été claire, mais si quelqu'un a compris ma question..

    Merci

  11. #8
    gatsu

    Re : cage de Faraday

    Citation Envoyé par lotte-lotte
    Quand un conducteur est chargé, les charges se répartissent sur la surface externe du conducteur, non?
    si tu es en 1ére S alors tu connais peut etre l'expression de la force de coulomb qui est

    ou M' a la charge q' et M la charge q cette force est alors la force crée par M sur M'.
    Si tu mets M au centre d'une sphere creuse conductrice (avec le rayon interieur noté Ri et le rayon exterieur noté Re).Place alors le point M' n'importe ou dans la partie conductrice de la sphere creuse.
    Supposons que q est positif....d'apres la loi de coulomb que j'ai enoncé le champ de force va etre radial et donc si on a deux cas:
    -si q' est positif la force va etre repulsive t q' va etre poussée vers la surface exterieure de la sphere.
    -si q' est negative la force va etre attractive et q' va etre attirée vers la surface interieure de la sphere creuse.
    etant donné que l'on a autant de charge positives que negatives dans un conducteur neutre au depart, lorsque l'on met la charge q au centre de la sphere creuse (q n'est pas dans la partie conductrice) et bien des charges negatives vont etre attirées vers la surface interieure et des charges positives vont etre repoussées vers la surface exterieure...est ça t'as convaincu ou pas que les deux surfaces peuvent etre chargées?

  12. #9
    deep_turtle

    Re : cage de Faraday

    Je partageais la surprise de Lotte-lotte, mais OK, si on considère une charge emprisonnée dans le conducteur tu as raison Gatsu. Mais quand on parle de cage de Faraday, c'est en général pour isoler un espace du reste, et en l'absence de charge enfermée dans le conducteur, sa face intérieure est bien vide de charge, on est d'accord ?

  13. #10
    lotte-lotte

    Re : cage de Faraday

    Euh.. Bien sûr, je suis d'accord gatsu, mais tu parles uniquement du cas où l'on enferme une charge à l'intérieur du conducteur..

    Citation Envoyé par gatsu
    il n'existe pas de champ electrique a l'interieur du conducteur meme dans la partie creuse.Ensuite etant donne que la sphere est creuse, il y a une charge sur la surface interieure de la sphere et une charge sur la surface exterieure de la sphere.
    Dans ce cas là, tu dis bien qu'il y a une charge sur la surface intérieure et pourtant, tu n'as pas encore considéré le cas où tu enfermes une charge.. Ma question était donc: En l'absence de la charge emprisonnée, y a-t-il des charges sur la surface intérieure? (pour moi, il n'y en a pas, mais j'ai l'impression que tu affirmes le contraire..)

  14. #11
    lyapounov

    Re : cage de Faraday

    Citation Envoyé par lotte-lotte
    En l'absence de la charge emprisonnée, y a-t-il des charges sur la surface intérieure? (pour moi, il n'y en a pas, mais j'ai l'impression que tu affirmes le contraire..)
    Mes souvenirs sont vieux mais il me semble que la réponse est la suivante :

    Une cage de Faraday est un espace délimité par un matériau conducteur continu ou non (tole, barreaux, grillage, fils)

    Quand une décharge électrique frappe la cage, on a une répartition des charges en surface de TOUT le conducteur (effet de peau).

    L'espace intérieur reste au meme potentiel sans subir de champ éléctrique.

    Donc les barreaux dans ton cas sont completement couverts par les charges en surface

    Pour la voiture on ne risque rien car les pneus évacuent les charges vers le sol quant a l'avion on n'a jamais de surface conductrice en cabine en contact avec la structure extérieure.

    Remarque le paratonerre repose sur un principe tres proche : l'effet de pointe qui veut que les charges se concentrent sur l'extrémité de la tige conductrice de préférence à la longueur (autant que je me souvienne c'est pour une minimisation du champ electrique mais sans garantie)

  15. #12
    lotte-lotte

    Re : cage de Faraday

    .. Euh.. Je suis vraiment désolée de toujours me répéter mais je n'ai pas vraiment l'impression d'avoir la réponse à ma question.. Ou alors je comprends vraiment rien.. (ce qui n'est pas à rejeter) Allez, j'essaie encore une fois
    S'il ne se passe rien de rien, que nous sommes juste en présence d'un conducteur chargé de forme quelconque, les charges sont bien réparties sur la surface extérieure? (svp..)

    Citation Envoyé par lyapounov
    Donc les barreaux dans ton cas sont completement couverts par les charges en surface
    OK, donc, si je suis dans une bête cage et que, pour tester, je touche les barreaux quand la foudre tombe dessus, je meurs. Par contre, si je ne touche à rien, mais que je suis dans la cage, je suis bien protégée.. C'est ça ou je n'ai toujours pas avancé??

    Désolée d'être si lente et merci de votre comprehension

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  17. #13
    Dédé C Moi!

    Re : cage de Faraday

    C'est exactement ça!!

  18. #14
    lyapounov

    Re : cage de Faraday

    vaut mieux etre lent et tout comprendre (comme disait un copain escargot )

    Oui c ça

    si tu as d'autres doutes, n'hesite pas

  19. #15
    gatsu

    Re : cage de Faraday

    oui il semblerait que je me sois mal exprimé dans la reponse que j'ai fournie il y a quelques mois.
    On est donc d'accord pour ce que j'ai ecris ce matin?
    Dans ce cas une application d'un theoreme qui s'appelle le theoreme de gauss nous dit que la charge de la surface interieure est l'opposée de la charge qui est au centre de la sphere creuse et qu'elle ne depend donc pas du tout de la charge de la surface exterieure ainsi, si par un phenomene quelconque, la charge de la surface exterieure est modifiée (par un eclair par exemple) et bien cela n'influencera pas la charge de la surface interieure interieure c'est ça la cage de faraday.

  20. #16
    lotte-lotte

    Re : cage de Faraday


    Wééé!! J'ai compris!!! Merci!!!!

  21. #17
    picsou

    Re : cage de Faraday

    Je tente une petite explication et vous me dites si c est ok...ok?

    Lorsqu on place un conducteur dans un champ électrique, une séparation des charges est induite dans celui-ci. Imaginons les lignes de champs électrique allant de gauche vers la droite, alors les charges négatives seraient attirées vers la gauche du conducteur et les charges positives vers la droite. Au moment où le module du champ extérieur est égal à celui du champ intérieur, le champ net à l intérieur du conducteur est nul...le conducteur est à l équilibre électrostatique (la distribution de charge ne change plus)

    De cela, on tire les grandes règles qui disent que:
    1) A l équilibre électrostatique ,la champ total à l intérieur d un conducteur homogène est nul. ( en effet, supposons qu ele champ électrique à l intérieur soit non nul. DAns ce cas, les charges mobiles se déplaceraient et le conducteur ne serait pas en équilibre électrostatique)

    2)A l équilibre électrostatique, le champ électrique extérieur à proximité du conducteur est partout perpendiculaire a la surface du conducteur. (si ce champ élec n était pas perpendiculaire à la surface, la cmposante tangantielle du champ produirait un déplacement des charges mobiles à la surface du conducteur...l équilibre ne serait pas atteint)

    3)A l équilibre électrostatique, toute la charge nette d un conducteur homogène se répartit sur sa surface.(S il y avait une charge à l intérieur, celle-ci créerait des lignes de champs,cad un champ élec ce qui est impossible vu 1).

    La cage de Faraday se base sur ce principe. Si on creuse une cavité à l intérieur d un conducteur, puisque le champ est nul à l intérieur du conducteur, il sera nul dans la cavité. On peut donc prendre une boite métallique ou une cage pour se protéger des effets d un champ électrique.

  22. #18
    ScorePedro
    Invité

    Re : cage de Faraday

    une question me taraude, mais alors est-ce possible qu'une personne située sur le toit d'un train puisse se prendre une décharge?

  23. Publicité
  24. #19
    LPFR

    Re : cage de Faraday

    Citation Envoyé par ScorePedro Voir le message
    une question me taraude, mais alors est-ce possible qu'une personne située sur le toit d'un train puisse se prendre une décharge?
    Bonjour.
    Oui.
    Je vois deux façons très simples: il touche le caténaire ou il reçoit la foudre.
    Au revoir.

  25. #20
    f6bes

    Re : cage de Faraday

    Citation Envoyé par ScorePedro Voir le message
    une question me taraude, mais alors est-ce possible qu'une personne située sur le toit d'un train puisse se prendre une décharge?
    Bjr à toi,
    Sur un train à vapeur...............à part la foudre comme dit LFPR !
    As tu entendu "causer" des trains à traction ELECTRIQUE!
    T'as pas regardé "you tube" !
    http://www.dailymotion.com/video/x9f...-de-train_auto
    Il n'a plus de question à se poser !

    A+

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