Électricité et magnétisme

Condensateurs et capacité

Étudiez un condensateur plan : mesurez le champ entre les plaques quand surface, écartement et tension varient. Vérifiez $C = \varepsilon_0 A/d$ , $Q = CU$ et l'énergie stockée $W = \frac{1}{2}CU^2$ .

Lycée

⚠ Cette simulation utilise une basse tension ; un condensateur réel peut rester dangereusement chargé après coupure — déchargez-le toujours via une résistance avant de le toucher.

Matériel

Condensateur plan virtuel et source de tension
Curseurs de surface des plaques, d'écartement et de tension
Affichages du champ et de l'énergie

Protocole

Mesurer le champ selon tension et écartement
Gardez « Surface des plaques » fixe ; augmentez « Tension » et lisez le champ — vérifiez $E = U/d$ . Puis, U constant, augmentez « Écartement » et observez $E$ décroître en $1/d$ . Notez trois triplets (U, d, E).
Vérifier la formule de capacité
Modifiez « Surface » et « Écartement » pour voir la capacité suivre $C = \varepsilon_0 A/d$ : doubler A double C ; doubler d la divise par deux. Observez la charge $Q = CU$ s'accumuler sur les plaques (densité surfacique affichée).
Calculer l'énergie stockée
À deux tensions différentes, lisez l'énergie et vérifiez $W = \frac{1}{2}CU^2 = \frac{Q^2}{2C}$ : doubler U quadruple W. Prédisez l'effet d'un diélectrique $\varepsilon_r > 1$ entre les plaques (C multipliée par $\varepsilon_r$ ) — lien avec la section sur les diélectriques.

Simulation

Histoire de l’expérience

Le premier condensateur fut la bouteille de Leyde, construite indépendamment en 1745–46 par Ewald Georg von Kleist et Pieter van Musschenbroek à Leyde — un bocal de verre doublé de métal stockant des charges étonnantes. Benjamin Franklin montra que la charge réside dans le verre, non dans l'eau, et posa les bases de la convention charge positive/négative. En 1837, Michael Faraday démontra qu'un diélectrique entre les plaques augmente le stockage — le rapport s'appelle aujourd'hui constante diélectrique ; le farad porte son nom. Maxwell intégra ensuite le condensateur dans ses équations via le courant de déplacement

\partial \mathbf{D}/\partial t

— le chaînon qui permet l'existence des ondes électromagnétiques.

Physiciens associés

James Clerk Maxwell Michael Faraday

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