Problème 2
Un condensateur plan de capacité (rempli d'air) est chargé sous la tension puis déconnecté du générateur. On insère ensuite une plaque diélectrique de constante qui remplit l'espace entre les armatures. Déterminer l'énergie du condensateur avant et après l'insertion, et expliquer la variation. (a) Déterminer la charge, la capacité après insertion et la tension finale. (b) Calculer les énergies du champ avant et après ainsi que leur rapport selon . (c) Relier la baisse d’énergie au travail mécanique lors de l’attraction de la plaque ; distinguer travail du champ et travail extérieur et préciser la grandeur conservée après déconnexion.
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Le diélectrique est attiré vers le champ fort, donc le travail du champ est positif ; l’agent qui contrôle l’insertion quasi statique fournit le travail opposé. La baisse devient énergie mécanique.