Bonjour
Je voudrai savoir si on peut charger (avec des charges électrostatiques) avec la même facilité 3 plaques rapprochées avec 2 alimentations. Je joins un dessin. En résumé, je voudrai savoir si la plaque 1 chargée va empêcher la plaque 3 de se charger (et vice versa) aussi facilement que s'il n'y avait que 2 plaques (condo standard).
Cordialement
Bonjour.
En bref, la moitié d’en haut est indépendante de la moitie d’en bas : elles ne « se voient » pas.
Vous pouvez couper votre dessin en deux le long de la ligne du milieu en prenant soin de couper la droite en deux (pour une droite c’est impossible, mais pour un conducteur ordinaire c’est faisable).
Au revoir.
D'accord, merciEt j'ai une question sur l'écartement d'une plaque (alimentation coupée, condo chardées), la plaque 1 par exemple. Si j'écarte la plaque1 pour avoir deux fois l'épaisseur, l'énergie stockée dans le condensateur {plaque1; plaque2} double. De mémoire pour un condensateur simple, la force d'attraction des plaques ne dépend pas de la distance, donc si on double l'épaisseur on devrait doubler l'énergie du condensateur (à charge constante), mais je ne suis plus certain. Ici, avec un condensateur 3 plaques, la plaque2 empêche t-elle encore plus de séparer la plaque1 même s'il y a la plaque3 car elle plus loin ?
Cordialement
Dernière modification par xt63 ; 02/07/2015 à 07h58.
La force d'attraction dépend ENORMEMENT de la distance des plaques... (force en 1/d2 si on est à charge constante : alims coupées).
Dernière modification par Resartus ; 02/07/2015 à 08h29.
Peut être que mes souvenirs sont incorrects, mais peu importe je voulais faire une comparaison entre un écartement 2 plaques et 3 plaques. Avec 2 plaques, j'ai besoin d'une certaine énergie pour écarter la plaque1, cette énergie est ou n'est pas la même avec un condensateur 3 plaques ?
Bonjour,
Si vous écartez les plaques à charge constante, la charge sera constante et la force également. L'énergie augmentera car c'est vous qui la fournirait en écartant les plaques, la tension sera croissante = double pour deux fois l'épaisseur.Envoyé par xt63
D'accord, merci
Il faut rappeler pour Resartus qu'il s'agit ici de condensateur plan et non de charges sphériques éloignées.
Les deux condensateurs 2-1 et 3-2 restent indépendants dans tous les cas comme signalé au second message.
Comprendre c'est être capable de faire.
Je voudrai écarter une seule plaque, la plaque1 par exemple. Et comparer l'énergie pour écarter la plaque1 entre un condensateur 2 plaques et un condensateur 3 plaques. Lorsque j'écarte la plaque1 avec un condensateur 3 plaques, la plaque1 "voit" plus de charges sur la plaque2 par rapport à un condensateur 2 plaques, certes il y a la plaque 3 qui repousse la plaque1 mais elle est plus loin. Je pense que la force pour écarter la plaque1 est plus importante (plus de charges sur la plaque2) comparativement à un condensateur 2plaques. Comment la force pourrait être la même ?
Je pense au contraire qu'il devrait y avoir une différence. La charge totale de la plaque centrale va rester constante (égale à 0 si les deux alim étaient identiques), mais la valeur de la charge du haut face à la plaque 1 (et son opposé en bas face à la plaque 3) vont diminuer progressivement, ce qui n'aurait pas été le cas si la plaque 3 n'existait pas. La force pour tirer la plaque vers le haut va diminuer plus vite avec la distance et au final l'énergie totale sera moins grande.
Pour le calcul, je ne suis pas très sûr, mais on devrait pouvoir calculer les ddp finales respectives en fonction des capacités finales (2 équations à deux inconnues)
* la plaque centrale étant conductrice fait écran de sorte que la plaque 1 ne voit que la charge du haut, et la plaque 3 celle du bas
Resartus: les alims ont la même valeur mais elles sont inversées
Les charges de chaque coté de la plaque 2 sont indépendantes, elles n'interagissent pas, la plaque métallique fait blindage entre les deux.
Ce qui fait que les deux condensateurs n'ont pas d'interaction.
Comprendre c'est être capable de faire.
Ah bon ! on peut annuler une charge électrostatique dans l'espace par un blindage ? Vous pouvez m'expliquer ?Les charges de chaque coté de la plaque 2 sont indépendantes, elles n'interagissent pas, la plaque métallique fait blindage entre les deux.
Ce qui fait que les deux condensateurs n'ont pas d'interaction.
Mes excuses. j'avais mal vu le dessin et cru que les deux alim étaient en sens inverse. La charge de la plaque centrale n'est pas nulle. Mais le raisonnement reste
valide (par linéarité...). Il y a bien une différence avec le cas où la plaque 3 n'existerait pas
Les charges qui se trouvent à la surface d'une plaque d'un coté, ne crée de champ qu'à l'extérieur de cette surface, il n'y a aucun effet vers l'intérieur du métal.
Et le champ de l'autre coté de la plaque ne dépend que des charges du même coté.
En outre les charges en vis à vis sont opposées et doivent restées opposées, il ne peut pas y avoir d'échange de charges entre les deux condensateurs si les charges des plaques 1 et 3 ne changent pas.
Comprendre c'est être capable de faire.
Bonjour Resartus,
Il faut bien considérer l'exemple du circuit coupé en deux donné par LPFR. Il y a vraiment indépendance totale des deux circuits. Les deux charges de chaque coté de la plaque 2 n'interagissent pas entre elles mais seulement avec la charge sur la plaque d'en face.
Vous pouvez supprimer le circuit 3 sans rien changer dans le circuit 1.
Comprendre c'est être capable de faire.
Si le matériau qui constitue chaque plaque est constitué d'une épaisseur d'atome (étude théorique, ou 2 couches, c'est juste pour limiter ce "blindage" que je ne comprends pas) il n'y aura aucun effet non plus ?
phys4 : La différence avec le schéma coupé est précisément qu'une partie des charges du haut de la plaque 2 va pouvoir migrer vers le bas. La seule contrainte est que la somme des charges haut/bas doit rester constante. La répartition finale haut/bas va dépendre des attractions respectives des plaques 1 vs 3 qui elles même dépendent des distances. Au début, pas de changement, mais plus la différence de distance entre haut et bas sera importante, plus l'effet sera important
Il faut bien faire attention aux hypothèses : si les circuits sont totalement coupés, les charges des condensateurs ne peuvent pas varier, et donc les charges de la plaque 2 ne peuvent pas migrer, elles vont rester égales aux charges des plaques 1 et 3 respectivement.
Maintenant si vous couper le fil qui relie la plaque 2 et seulement celui là, vous pourrez avoir migration des charges de chaque coté, sachant qu'il passera dans le fil reliant 1 et 3 la charge correspondante.
C'est un problème différent avec condensateurs couplés dans ce cas.
Comprendre c'est être capable de faire.
Re.
Oui. Même pour une épaisseur de 2 atomes ou d’un seul, les charges qui créent le champ son très peu nombreuses par rapport aux électrons de conduction du métal. Pour que le champ extérieur « pénètre » dans le conducteur il faut que la concentration de porteurs soit très faible. On arrive à la faire avec des semi-conducteurs. Par exemple dans les transistors MOS.
Pour vous donner une idée, pour avoir un champ de 1 MV/m (champ qui crée des étincelles dans l’air), au dessus d’une surface de cuivre, il suffit qu’un atome de la surface sur 100 000, ait perdu (ou gagné) un électron.
A+
En fait, c'est un cas où les charges de chaque coté des condensateurs ne sont PAS égales.
Je vais supposer qu'on néglige les énergies electrostatiques propres de chaque plaque et qu'on ne considère que les énergies des condensateurs
au début, on a par exemple les charges Q0 sur la plaque 1, -Q0 sur le haut de la plaque 2, -Q0 sur le bas de la plaque 2, +Q0 sur la plaque 3.
Appelons C0 la capacité initiale de chaque couple de plaques, l'énergie de chaque système est 1/2C0*Q0*Q0 donc energie totale C0*Q0*Q0.
On commence à éloigner la plaque 1 vers le haut : plaque 1 conserve Q0, plaque 3 aussi, mais sur la plaque 2 la charge en haut devient -Q0+q
la charge en bas -Q0-q.
En phase finale (mettons quand la distance 1-2 devient le double de 2-3) la capacité du système 1-2 a été divisée par 2. L'energie est alors
1/2 C0 Q0*(Q0+q) +1/2*C0/2*Q0*(Q0-q).
Comment trouver q ? par exemple par méthode variationnelle. on trouve que q vaut 1/3 Q0. Donc en phase finale on a en face de la plaque 3 : -4/3 Q0 et seulement -2/3Q0 en face de la plaque 1. La force nécessaire pour la déplacer sera les 2/3 de celle qu'on aurait eu dans un montage avec seulement 1-2
Re.
Si les plaques sont isolées, la charge (ici la charge de surface) reste constante. Si on ignore les effets de bord, Le champ électrique au niveau de la plaque est aussi constant aussi (E = σ/ε). Du coup la force aussi est indépendante de la distance. F = σ.S.E
Et au niveau de cette discussion, on peut laisser tranquille la méthode variationnelle. C’est un problème pour débutants.
A+
Merci pour les réponses. J'ai des difficultés à comprendre "le blindage". Je prends un exemple avec un condo 2 plaques que je nomme PA et PB, je le charge et je le coupe de son alimentation. Avec vos explications, j'ai l'impression que si j'insère (mais sans toucher) une fine plaque de métal entre les deux plaques, la plaque PA ne voit plus la plaque PB (et vice versa), c'est cela ?
Re.
Ça dépend :
- Si la plaque intermédiaire est isolée de tout et qu’elle est d’épaisseur négligeable devant al distance entre PA et PB, alors rien ne changera et PA aura l’impression de voir toujours PB et vice-versa.
- Par contre si la plaque intermédiaire est branchée à un potentiel fixe, les changements de tension d’une plaque induiront des changements de la charge de surface sur la face de la plaque intermédiaire qu’elle voit (mais pas sur la face opposée). Mais comme le potentiel reste fixe, l’autre plaque ne verra rien.
A+
D'accord merci. Avec un condo 3 plaques mais sans alimentation et avec des plaques isolantes (pas de métal), les plaques ont été chargés avec une autre méthode, est ce que la plaque1 (1°dessin) voit dans ce cas les charges de la plaque 2 et 3 ? Est ce que le matériau entre en jeu ?
Bonsoir,
S'il n'y a pas de métal, ce n'est plus un condensateur.
Cela pourrait être des plaques de verre chargées. Chaque plaque subira l'influence des deux autres, car il n'y plus aucun effet de blindage.
Mais pas non plus d'écoulement de charges. Le matériau n'a beaucoup d'importance, dès lors qu'il est isolant, sauf s'il a une constante diélectrique élevée.
Quelle est la question dans ce cas ?
Comprendre c'est être capable de faire.
Bonsoir,
Merci
C'était pour savoir si tous les matériaux faisaient blindage. Que signifie "Mais pas non plus d'écoulement de charges." ?
Si on relie 2 plaques de verres par un fil de cuivre contenant des charges opposées, est ce que le courant va circuler ?
Dernière modification par xt63 ; 02/07/2015 à 19h49.
Bonsoir,
Réponse négative, le courant ne pourra pas être collecté par un simple fil, le fil ne prendra que le peu de charges sur la surface touchée,donc pas de circulation de courant.
Dans les machines électrostatiques avec plaques de verre, des petites brosses balaient toute la surface .
Comprendre c'est être capable de faire.
Bonjour,
D'accord, c'est logique finalement. Deux plaques en métal conducteur chargées avec la même charge se repoussent quand même ou il y a aussi un effet blindage ?
Cordialement
Bonjour,
L'effet de blindage se fait entre les deux faces d'un conducteur ou entre l'intérieur et l'extérieur du conducteur, pas du tout dans dans l'espace vide.
Si vous mettez deux plaques vis à vis chargées avec des charges identiques, elles se repoussent évidemment.
Comprendre c'est être capable de faire.
Bonjour,
Merci pour vos réponses. Dans ce cas, ça veut dire que charger deux condos séparément et les charger comme sur le premier message exige la même énergie. Par contre, avec un condensateur 3 plaques on peut récupérer de l'énergie en séparant les plaques positives et les plaques négatives. Bien sûr, il faut retirer la plaque centrale par exemple mais cela demande alors plus d'énergie que pour 2 condos séparés, pourquoi ? Qu'est ce qui fait que c'est plus gourmand en énergie avec un condensateur 3 plaques ? Le blindage agit aussi dans ce cas ?
Cordialement
Oui pour la sentence 1, non pour la 2, la séparation mécanique en deux parties ne met en jeu aucune énergie.
La plaque 2 pourrait être constituée de 2 lames métalliques identiques juxtaposées, les rassembler ou les séparer ne demande aucune énergie car elles sont au même potentiel.
Comprendre c'est être capable de faire.
