Physique - les condensateurs

[Fati77]

Bonjour, j'espère que vous passez un agréable dimanche. Mon professeur nous a donné ces deux exercices à résoudre, et j'aurai honnêtement besoin d'un coup de main. Pour le numéro 24, la partie a est aisée, mais pour ce qui en est de la partie b, ça devient plus compliqué. Il me semble que le professeur nous avait demandé d'étudier trois cas, "initialement", "en cours de route" et "finalement". Pour l'exercice 25, je n'ai aucune idée de comment procéder. Je ne vois pas très bien en quoi introduire une lame métallique entre les deux armatures formerait une association de deux condensateurs. Et puis, que veut-il dire par "association" de deux condensateurs ? Qu'il y'a à présent deux condensateurs ? Merci d'avance.
-----

[jiherve]

bonsoir,
le 24 b est tout de même pas trop difficile car le système étant isolé la charge restera constante donc ?
le 25 ne l'est guère plus si tu reviens à la définition d'un condensateur.
JR

[Fati77]

Hello, tour d'abord, merci d'avoir pris le temps de me répondre !
Honnêtement je l'ai résolu mais vu comment ça m'a paru aisé et bien j'ai douté de mon raisonnement :v c'est normal si je me retrouve avec des 0V et des 0C au début et à la fin ? (Selon le condensateur) :0
Et pour le 25 je suis consciente que lorsqu'on insére une lame métallique entre deux armatures d'un condensateur, la capacité de celui-ci est modifiée, cela-dit, je bloque sur le fait qu'on parle d'une association de condensateurs. Et puis la partie b m'a parue compliquée ahah.

[jiherve]

re
explique nous ce que tu as trouvé pour le 24 ?
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[gienas]

Bonsoir Fati77 et tout le groupe

... je bloque sur le fait qu'on parle d'une association de condensateurs ...

Commence par revoir la définition d’un condensateur. Il est obtenu comment? Sais-tu calculer sa valeur?

Ne vois-tu pas un condensateur entre l’armature A et la lame conductrice verte?

Sais-tu calculer sa valeur?

À présent, peux-tu te poser les mêmes questions et calculer pour l’armature B?

Au final, ne disposes-tu pas de deux condensateurs?

Reste à déterminer comment ils sont couplés pour te permettre d’appliquer la formule correspondante, sachant que tu dois ”mesurer” toujours entre A et B.

[Fati77]

Hello ! Re ! Et bien sûr !
Alors voilà :
Au début : Q1 = 72x10^-6 C et W1 = 864x10^-6 J
Tandis que la charge et l'énergie du deuxième condensateur sont nulles.
En cours de route, si U1 = 7V alors U2 = 5V (je ne sais si mon raisonnement est correct là-dessus) alors Q1 = 42x10^-6 C
Et W1 = 147x10^-6 J
Tandis que Q2 = 20x10^-6 C
Et W2 = 40x10^-6 J
Vers la fin, c'est au tour de C1 de se vider de sa charge et son énergie puisqu'il a communiqué l'entièreté de sa tension à C2 (C'est ce que j'ai cru comprendre)
Et du coup Q2 = 48x10^-6 C tandis que W2 = 567x10-6 J

C'est intéressant de voir qu'en cours de transfert de la tension du premier condensateur à l'autre, une certaine quantité de charge et d'énergie s'est perdue, vu que la capacité à "avoir,, des charges du premier condensateur est plus élevée que celui du second. Mais je me demande, où sont-elles alors passées, si à la fin, le premier se retrouve avec une charge et une énergie nulle ? Enfin ça c'est si j'ai raison ^^'

[Fati77]

Bonjour, merci bien de m'avoir répondue! Je vais voir tout ça et je vous réponds ^^

[gts2]

Vers la fin, c'est au tour de C1 de se vider de sa charge et son énergie puisqu'il a communiqué l'entièreté de sa tension à C2 (C'est ce que j'ai cru comprendre)

Le raisonnement doit se faire sur la charge, la grandeur qui se conserve. Pour la tension voir plus loin.

C'est intéressant de voir qu'en cours de transfert de la tension du premier condensateur à l'autre, une certaine quantité de charge ... s'est perdue.

Non, comme déjà dit, la charge est une grandeur conservative, on ne peut en perdre.

Le premier se retrouve avec une charge et une énergie nulle

À l'équilibre, les deux tensions sont égales, si la tension de 1 était nulle, celle de 2 le serait aussi.

C'est intéressant de voir qu'en cours de transfert de la tension du premier condensateur à l'autre, une certaine quantité d'énergie s'est perdue.

Là c'est plus compliqué, disons qu'à un premier niveau, il y a obligatoirement une résistance parasite (les fils, la résistance série des condensateurs) et donc l'énergie perdue c'est l'effet Joule, si vous avez une résistance très petite, vous avez un courant intense, ce qui fait que vous avez un effet Joule (en terme d'énergie) de l'ordre de l'énergie des condensateurs.

[gienas]

Bonjour à tous

… en cours de transfert de la tension du premier condensateur à l'autre, une certaine quantité de charge et d'énergie s'est perdue …

Attention! Les mots ont un sens et l’affirmation est fausse!

Certes, certaines grandeurs sont modifiées mais aucune énergie n’est perdue.

Pour mieux comprendre les mécanismes, on peut faire une analogie avec des réservoirs (condensateurs) de "section" différente (capacité), avec du fluide compatible (de l’eau).

Quand on partage l’eau pour avoir une hauteur égale (la tension) il n’y a pas la moindre goutte d’eau perdue.


Édit: grillé par gts2 qui émet les mêmes "réserves" que les miennes.

[Black Jack 2]

Hello ! Re ! Et bien sûr !
Alors voilà :
Au début : Q1 = 72x10^-6 C et W1 = 864x10^-6 J
Tandis que la charge et l'énergie du deuxième condensateur sont nulles.
En cours de route, si U1 = 7V alors U2 = 5V (je ne sais si mon raisonnement est correct là-dessus) alors Q1 = 42x10^-6 C
Et W1 = 147x10^-6 J
Tandis que Q2 = 20x10^-6 C
Et W2 = 40x10^-6 J
Vers la fin, c'est au tour de C1 de se vider de sa charge et son énergie puisqu'il a communiqué l'entièreté de sa tension à C2 (C'est ce que j'ai cru comprendre)
Et du coup Q2 = 48x10^-6 C tandis que W2 = 567x10-6 J

C'est intéressant de voir qu'en cours de transfert de la tension du premier condensateur à l'autre, une certaine quantité de charge et d'énergie s'est perdue, vu que la capacité à "avoir,, des charges du premier condensateur est plus élevée que celui du second. Mais je me demande, où sont-elles alors passées, si à la fin, le premier se retrouve avec une charge et une énergie nulle ? Enfin ça c'est si j'ai raison ^^'

Bonjour,

Pour l'ex 24

Tu as déjà une erreur dans le calcul de W1

Ensuite, tes explications "en cours de route" sont bancales.
On ne peut d'ailleurs pas répondre de manière satisfaisante à ce "en cours de route" sans connaître les "caractéristiques" de la mise en parallèle des 2 condensateurs (ne serait-ce que par les résistances et inductances série internes des condensateurs et celles de la connexion)

Mais quelles que soient les caractéristiques de cette "connexion", le résultat final sera le même (tension, charge, énergie) ... donc là tu peux répondre sans rien supposer du tout.

[jiherve]

bonjour
avec des condensateurs parfaits, ce qui doit être le cas de cet exercice, on ne peut pas dire grand chose; La notion d'ESR n'est pas connue.
JR

[Black Jack 2]

Bonjour,

Raison de plus pour rendre la réponse "en cours de route" non accessible aux "débutants"

Avec des condensateurs supposés parfaits ... et une connexion à impédance nulle, on aurait un courant infini pendant un temps nul (Dirac) ... pas connue non plus par les "débutants".

[Littlenerd]

Le raisonnement doit se faire sur la charge, la grandeur qui se conserve. Pour la tension voir plus loin.

Bonjour ! Mais du coup, je suis curieux, est-ce que vous auriez les réponses correctes pour les deux exercices ? Ça ma l'air intéressant et j'avoue que moi non-plus je ne saurais résoudre ces deux exercices.

[Black Jack 2]

Bonjour ! Mais du coup, je suis curieux, est-ce que vous auriez les réponses correctes pour les deux exercices ? Ça ma l'air intéressant et j'avoue que moi non-plus je ne saurais résoudre ces deux exercices.

Bonjour,

Il n'y a aucune difficulté pour répondre aux questions posées.

Le soucis est dans les explications données par Fati77 qui ne sont pas adéquates.

Pour le 1er ex :
Il faut utiliser Q = C*U et E = 1/2.C.U²
Et savoir que lors de la mise en parallèle de 2 condensateurs, la charge totale est conservée.

Pour le 2ème ex :
La réponse à la question a est immédiate (en connaissant évidemment la signification de connexion en série et de connexion en parallèle)

Pour la question b : il faut connaître la relation donnant la valeur de la capacité d'un condensateur plan en fonction de la surface de ses armatures, de la distance entre ses armatures, et de la permittivité de l'air... et aussi la relation qui donne la capacité du condensateur total avec les condensateurs connectés comme trouvé en a.

[Littlenerd]

Pour le 1er ex :
Il faut utiliser Q = C*U et E = 1/2.C.U²
Et savoir que lors de la mise en parallèle de 2 condensateurs, la charge totale est conservée.

Je suis infiniment désolé d'être autant en retard, je n'ai pas reçu de notification. Merci déjà d'avoir répondu à ma question !
Donc pour le premier ex, si je comprends bien, à la fin, la charge du premier est 38,4x10^-5 C et son énergie est 2,304×10^-3 J et pour le deuxième Q = 4,8x10^-5 C et l'énergie 2,88×10^-4 F ??
Pour le deuxième exo je verrai plus tard.

[gts2]

Bonjour,

Pourriez-vous donner vos calculs (vos résultats ne sont pas cohérents) ?

L'énergie indiquée ne correspond à la charge. Le rapport des charges 1 et 2 n'est pas cohérent avec les 6 et 4 \micro F.

[Littlenerd]

Pourriez-vous donner vos calculs (vos résultats ne sont pas cohérents) ?

L'énergie indiquée ne correspond à la charge. Le rapport des charges 1 et 2 n'est pas cohérent avec les 6 et 4 \micro F.

Bonjour. Volontiers !
Voici mon raisonnement : Je me suis dit que selon la capacité du second condensateur, le premier lui a communiqué des charges, puisque vous avez dit plus haut que la charge dans ce cas était constante étant donné que les condensateurs sont isolés. Et puisque les condensateurs sont branchés en parallèle, la tension est égale. Donc si l'on suit mon raisonnement, Q2 = 12 x 4 x 10^-5 = 48 × 10^5 C. Et par suite Q1 = la charge initiale de C1 - la charge communiquée à C2 = (72 × 10^-5 ) - (48 × 10^-5 ) = 24 ×10^-5 C. (Effectivement je viens me de rendre compte que je me suis trompé dans mes calculs..) Du coup pour l'énergie emmagasinée c'est qu'une question de formule alors je vais pas m'attarder dessus.

[gts2]

Oui, les deux tensions aux bornes de C1 et C2 sont bien égales mais pas à la tension de départ ; cette égalité vous fournit une première équation.
La deuxième vient de la conservation de la charge.
Deux équations, deux inconnues, yapluka...

[Littlenerd]

Pourquoi ne sont-elles pas égales à la tension de départ ? Je suis désolé de vous prendre la tête. Vous n'êtes pas obligé de répondre !
Ça me semble compliqué tout ça..

[gts2]

Vous déchargez un condensateur, il est donc normal que la tension chute : q=CU si q diminue, U aussi.

[Littlenerd]

Je vois. D'après mes calculs bancales, les deux équations sont Q1 final + Q2 Final = 72 × 10 ^-5 C et Q1/6*10^-5 = Q2/4*10^-5 et par suite : Q1 = 43,2*10^-5 C et Q2 = 28,8 C et U = 7,2 V.

[gts2]

Cela me parait correct.

[Littlenerd]

C'est grâce à vous que je suis arrivé au raisonnement correct, je vous remercie ! Et j'imagine que Fati77 aussi, si jamais elle voit ces messages !