Bonsoir ,

Merci d'avance.

Pendant une séance de travaux dirigés , ton voisin et toi êtes désignés pour déterminer la valeur théorique de l'énergie stockée par un condensateur. Les caractéristiques du condensateur sont les suivantes : Il est plan , ses armatures sont séparées par une lame d'air d'épaisseur de d= 2 mm , la surface de chaque armature est S = 20 cm². La tension d'alimentation du condensateur est égale 200 V. La permitivité du vide ε₀= 8,84.10^-12 F /m et la permitivité relative ε_r=1 F/m.

Pour un diélectrique quelconque

1) Donner l'expression de l'énergie stockée par un condensateur.

2) Donner les caractéristiques du champ électrique régnant entre les armatures du du condensateur.

3) Calculer :

3-1) La capacité du condensateur ;

3-2) La charge du condensateur.

4) Déduire de ce qui précède la valeur de l'énergie stockée par le condensateur.

Réponses

1) L'énergie avec Q : la charge , U : la tension.

2) Le condensateur étant u plan , il est formé par deux conducteurs limités par deux surfaces planes parallèles.

Si on suppose que les surfaces planes des armatures aient des dimensions infinies , il est évident par raison de symétrie que le champ électrique aura :

- Une direction perpendiculaire à ces surfaces ( surfaces planes des armatures).

- Le champ électrique a partout la même valeur.

3-1) On a

Application numérique :

ε₀=8,84.10^-2 F/m.

ε_r=1 F/m

S = 20 cm²= 0,2 m²

d= 2mm = 2.10^-6 m.





3-2) On a la charge  

C= 8,84.10^-7 F

U= 200 V





4) On a   

Application numérique :