Le champ électrostatique d’un condensateur plan
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ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE
3 Le champ électrostatique d’un condensateur plan
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Un condensateur est un objet capable de stocker de l’énergie grâce aux charges accumulées sur ses armatures.
➜ Comment décrire le champ électrostatique créé par le condensateur plan ?
Une opinion ?
La géométrie du condensateur nous donnet-elle des indices sur le champ électrostatique ? Doc. 1 Le condensateur plan
Doc. 1
Un condensateur est constitué de deux armatures conductrices, entre lesquelles on applique une différence de potentiel ou tension. Les armatures, portées à deux potentiels différents, vont se charger suite à un déplacement d’électrons.
Doc. 2 Du potentiel au champ
Doc. 2
La tension électrique entre deux points et est égale à la différence des potentiels électriques et de ces deux points, . Dans le montage du doc. 1, une plaque est reliée à la masse du générateur donc 0 V. La sonde mesure donc directement . En reliant les points de même potentiel 0, on trace les lignes équipotentielles.
Ces équipotentielles sont perpendiculaires aux lignes de champs. Les lignes équipotentielles sont comparables aux lignes isothermes ou aux lignes isobares sur une carte météo par exemple.
Ces équipotentielles sont perpendiculaires aux lignes de champs. Les lignes équipotentielles sont comparables aux lignes isothermes ou aux lignes isobares sur une carte météo par exemple.
Doc. 3 Matériel nécessaire
Doc. 3
- Deux plaques de cuivre et deux pinces crocodiles ;
- Un voltmètre ;
- Trois fils électriques et une sonde ;
- Un générateur de tension continue de 6 V ;
- Une solution aqueuse de sulfate de cuivre (II) (0,01 mol·L‑1) ;
- Une cuve rectangulaire disposant d’un quadrillage.
Doc. 4 Modélisation d’un condensateur plan
Doc. 4
Compétences
✔ APP : Extraire l’information utile
✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement
✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement
Questions
2. Doc. 2 et 4 Élaborer un protocole permettant de cartographier les potentiels .
3. Mettre en œuvre le protocole de manière à cartographier les équipotentielles égales à 0,5 V, 1 V, 1,5 V, …, 5 V et 5,5 V.
4. Doc. 2 Tracer les équipotentielles puis en déduire les lignes de champ.
Couleurs
Formes
Dessinez ici
5. On peut calculer l’intensité du champ électrique à partir du potentiel électrique à l’aide de la relation : où est la distance à la plaque Calculer à différents endroits.
6. Représenter les vecteurs à différents points entre les plaques. Que constate-t-on ?