Potentiel électrique et tension

Matériel

• Deux plaques parallèles virtuelles maintenues à +V et 0 V
• Curseurs « différence de potentiel », « écartement des plaques », « charge d’essai »
• Curseur « position de la charge » sur le graphe d’énergie
• Canvas 3D affichant les surfaces équipotentielles et les flèches de champ, avec la ligne de lecture E

Protocole

1. Mesurer le champ entre les deux plaques

   Sur la figure 1, fixez la différence de potentiel à 50 V puis faites varier l’écartement des plaques de 0,30 m à 1,00 m. Lisez la ligne « E = |ΔV|/d = … » et notez E pour deux écartements ; vérifiez $E = |\Delta V|/d$ et observez que les équipotentielles restent parallèles et perpendiculaires aux flèches de champ. Faites glisser le canvas pour tourner la vue.

2. Suivre l’énergie potentielle selon la position

   Sur la figure 2, déplacez la « position de la charge » de 0 % à 100 % et lisez « U = qV = … » ; le graphe U(x) décroît linéairement de la plaque + vers la plaque à 0 V. Passez la « charge d’essai » de 2 nC à 5 nC et comparez : l’énergie potentielle est proportionnelle à la charge selon $U = qV$, tandis que V(x) reste inchangé car il ne dépend que du champ.

3. Observer le sens du champ et prédire

   Observez les flèches de champ allant de la plaque +V vers la plaque 0 V : une charge positive libre se déplacerait dans ce sens, perdant de l’énergie potentielle au profit de l’énergie cinétique. Avant de porter la différence de potentiel à 100 V, prévoyez E pour l’écartement courant, puis vérifiez la lecture ; comparez avec $E = |\Delta V|/d$.

Simulation

Histoire de l’expérience

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