Energie électrostatique

La simulation qui suit présente un condensateur plan, constitué de deux armatures parfaitement conductrices. La différence de potentiel peut être maintenue constante à l’aide d’un générateur (non représenté). Chaque armature peut aussi être isolée de façon que sa charge reste constante (elle est alors déconnectée du générateur). Vous avez la possibilité de déplacer l’armature inférieure. Les points colorés rouges ou bleus clairs qui apparaissent à la surface des armatures conductrices représentent la densité surfacique de charges électriques sur chacune de ces armatures (la couleur rouge est associée aux charges positives, la couleur bleue aux charges négatives).

La simulation calcule le champ électrostatique en tout point de l’écran et en donne une représentation. La simulation calcule aussi la charge totale (en µC) portée par chaque conducteur (ce calcul est entâché d’une erreur relative pouvant varier de 1 à 5%). Les distances sont exprimées dans la simulation en cm (un simple clic vous donne les coordonnées du point considéré). Les potentiels électrostatiques de chaque armature sont exprimés en volts.

Tant que la mention Pas de convergence apparaît, cliquez simplement sur l’écran de la simulation pour relancer le calcul jusqu’à convergence.

Stocker de l’énergie

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Un condensateur permet de stocker de l’énergie électrostatique.

 Vrai.
 Faux.

Pour répondre aux deux questions suivantes, rapprochez les deux armatures à charge fixée, puis à différence de potentiel fixée. Observez les variations correspondantes de l’énergie stockée dans le condensateur.

Lorsqu’un opérateur rapproche les deux armatures, à charge électrique constante, le travail de l’opérateur est…

 positif.
 négatif.

Lorsqu’un opérateur rapproche les deux armatures, à différence de potentiel constante, l’énergie électrostatique stockée dans le condensateur augmente.

 C’est parce que le travail de l’opérateur est positif.
 C’est parce que le travail de l’opérateur est négatif.
 C’est parce que la somme des travaux fournis par l’opérateur et le générateur est positif.

Lorsqu’un opérateur fait varier la distance entre les deux armatures, à différence de potentiel constante, de 1,5 cm à 1cm, estimez le travail fourni. Vous donnerez votre réponse, exprimée en µJ et arrondie au dixième le plus proche, dans la case suivante.