Charge statique entre armatures d'un condensateur

[sylvain252]

Bonjour à tous!

Je viens vous trouvez car j'ai une question qui me trotte dans la tête et j'aimerais votre avis.

Imaginons que nous avons 2 armatures de condensateur rectangulaires et parallèles. Entre ces deux armatures, nous avons de l'air et ainsi qu'un tube de verre. Nous mesurons la capacité à basse fréquence (kHz) via un circuit "Charge Balancing"lorsque le tube de verre est statique (pas de mouvement du tube)

Voici la question :
Theoriquement, est-ce que la valeur de capacité change si le tube est chargé ou non chargé?

Voici mon pressentiment :
La valeur ne devrait pas changer car notre circuit compte les charges en mouvements. Or dans les deux cas, le tube est fixé et les charges sont statique (pas de décharge dans les armatures du condensateur)
De plus, la valeur du condensateur dépend de la géométrie et de la permittivité électrique du matériau (C = A.Epsilon /distance)

Merci d'avance pour votre réponse !

(Envoyé depuis mon téléphone : j'essaie de joindre un schéma ainsi que des formules lorsque je serai sur mon PC)
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[penthode]

c'est un peu tordu comme question !

ça ressemble à un devoir de taupe

[sylvain252]

Oui c'est un peu tordu je l'avoue.

Mais ce n'est pas un devoir, je viens de commencer une thèse doctorale sur les mesures capacitives et nous nous sommes posée cette question avec ma directrice de thèse sans trouver pour l'instant une réponse.

Je vais tenter des expérimentations prochainement pour d'avoir une réponse. Mais je me suis dis que quelqu'un avait peut être déjà la réponse ici ^^


(Envoyé depuis mon smartphone, désolé pour les abréviations ou erreurs)

[Antoane]

Bonsoir,

peux-tu détailler ce qu'est un "circuit "Charge Balancing" ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

je déplace le fil en physique, il y trouvera sans doute plus de réponses qu'en électronique.

[sylvain252]

Bonjour,

Merci pour la relocalisation de mon message (ainsi que la suppression du doublon ^^)

Concernant le "charge balancing", nous utilisons un AD7746 ( que l'on peut résumer à mon avis a plusieurs "charge balancing")
Voici, d'une façon simplifier, comment je perçois le "charge Balancing" :
La capacité que l'on souhaite mesuré est chargée pendant un certain laps de temps.
Ensuite nous déchargeons cette capacité dans une capacité très précise et connue. Donc, finalement, nous "comptons" le nombre de charges électriques qui ont été stocké dans le condensateur à mesurer.

Merci pour votre aide !

[Chtulhu]

Imaginons que nous avons 2 armatures de condensateur rectangulaires et parallèles. Entre ces deux armatures, nous avons de l'air et ainsi qu'un tube de verre. Nous mesurons la capacité à basse fréquence (kHz) via un circuit "Charge Balancing"lorsque le tube de verre est statique (pas de mouvement du tube)

Voici la question :
Theoriquement, est-ce que la valeur de capacité change si le tube est chargé ou non chargé?

Bonjour,

faites un petit schéma car personnellement je ne comprends pas cette manip ni même votre question à vrai dire....
Quel est le rôle du tube de verre? Est-il juste posé entre les 2 armatures?

[sylvain252]

Bonjour à tous,

Voici quelques schémas afin d'illustrer mon propos.
Premièrement on mesure la capacité d'un tube de verre non chargé (avec de l'air autour).
SchemaESD1.png

Puis nous chargeons le tube de verre (en frottant dessus un tissu) et ensuite nous effectuons la même mesure (même position du tube entre les armatures, même température ...).
SchemaESD2.png

Et voici la question fatidique : est-ce que la capacité mesurée change ?

Merci d'avance pour votre aide et je reste disponible pour toutes questions ou remarque

[Chtulhu]

Le tube de verre est en déficit d'électrons donc il va "pomper" des électrons sur chaque électrode avoisinantes (sur votre dessin elles sont totalement isolées ce qui est pure théorie) pour redevenir neutre et retrouver son équilibre de charges.
Les électrodes feront de même avec les charges ambiantes contenues dans l'air.
Au bout du bout, donc après un certain temps, tout le monde sera redevenu neutre.
Ou alors je n'ai toujours pas compris la manip.

[givze]

Le tube de verre est en déficit d'électrons donc il va "pomper" des électrons sur chaque électrode avoisinantes (sur votre dessin elles sont totalement isolées ce qui est pure théorie) pour redevenir neutre et retrouver son équilibre de charges.
Les électrodes feront de même avec les charges ambiantes contenues dans l'air.
Au bout du bout, donc après un certain temps, tout le monde sera redevenu neutre.
Ou alors je n'ai toujours pas compris la manip.

Bonjour,

Je ne crois pas que les électrodes puissent "pomper' des charges de l'air ambiant. Je prend l'exemple d'un papier que j'ai lu il y a quelque temps:
Dans "Depolarization-Field-Induced Instability in Thin Ferroelectric Films—Experiment and Theory"(1973) Wurfel & Batra remplacent une électrode par un semi conducteur capable de générer des charges quand il est illuminé. Ils se servent de ce matériau qui peut être soit électrode soit diélectrique pour mettre en évidence le champ de dépolarisation dans les ferroélectriques.
Le ferroélectrique possède une polarisation rémanente (densité surfacique de charge) qui est normalement compensée au niveau des électrodes. Lorsque le semi conducteur n'est pas illuminé il s'agit d'un diélectrique et aucune charge n'est apportée: pas de compensation = champ de dépolarisation = baisse de la polarisation observée.
Une telle expérience ne serait pas possible si le diélectrique 'pompait' des charges .

Pour revenir à la question posée par Sylvain. Je pense qu'une bonne approche serait de revenir aux bases de l'électrostatique. Je me trompe peut-être mais voilà ce que je ferais à ta place:

1) Calculer le potentiel à chaque interface verre/air en utilisant la relation de passage du champ électrique.
2) Appliquer le théorème de Gauss sur une électrode pour avoir l'état charge.
3) Le ratio charge_calculée/potentiel_appliqué = capacité

La différence entre les deux systèmes intervient dans l'étape 1). Je cite wikipédia La composante normale du champ électrique subit une discontinuité qui s'exprime en fonction de la densité surfacique de charge.
Dans un cas cette densité est nulle pas dans l'autre.

[sylvain252]

Bonjour,


Merci beaucoup à tous pour votre aide, je suis désolé pour le délai de réponse, je suis surchargé en ce moment et malheureusement je n'ai pas eu le temps de creuser plus cette question pour l'instant mais elle reste toujours dans un coin de ma tête.
Dès que j'aurais fais les calcules et expériences je reviendrai vers vous pour présenter les résultats.

Merci encore pour votre aide et passez une bonne journée