Question:
La charge nette sur un condensateur est-elle nulle? Si oui, pourquoi?
student
2019-12-14 20:20:40 UTC
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Je sais qu'un condensateur a une distribution de charge positive et négative sur l'une ou l'autre de ses plaques.Mais dire que la charge nette fournie par la batterie connectée est nulle ne semble pas correct. Je comprends que les deux plaques ont des charges opposées pour créer le champ électrique nécessaire entre les plaques pour stocker l'énergie électrique, mais alors l'affirmation même que "elle a reçu une charge nette = 0 de la batterie" me déroute un peu

Débranchez le capuchon de sa source de charge aux deux extrémités, puis court-circuitez les fils ensemble.À l'aide d'un compteur (très) sensible, mesurez la tension entre les fils en court-circuit et la terre.Cela vous donnera une idée de la charge nette du condensateur (qui sera très, très proche de zéro).
parlons-nous de condensateur physique?ou condensateur théorique, et quelle conception de condensateur?des charges déséquilibrées peuvent s'accumuler sur la surface externe d'un condensateur comme pour tout autre conducteur.
Sept réponses:
Bob D
2019-12-14 21:13:25 UTC
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mais ensuite la déclaration même que "il a reçu une charge nette = 0 de la batterie "me déroute un peu

La batterie ne charge pas le condensateur.Il déplace la charge d'une plaque du condensateur à l'autre en laissant une plaque avec une charge positive nette et l'autre plaque avec une charge négative nette.Il faut de l'énergie pour déplacer la charge entre les plaques.Cette énergie est stockée dans le champ électrique du condensateur sous forme d'énergie potentielle électrique et équivaut à $ \ frac {CV ^ 2} {2} $ .La batterie fournit cette énergie.

La charge nette globale du condensateur est nulle avant et après la charge.La charge vient d'être redistribuée.

J'espère que cela vous aidera.

Il est possible que les condensateurs connectés en série les uns aux autres aient individuellement des charges nettes non nulles, car ils fonctionnent effectivement comme un seul condensateur avec une plus grande distance entre les plaques, non?
@nick012000 Je ne sais pas trop ce que vous entendez par «charge nette».Les condensateurs en série ont la même quantité de charge positive et négative sur leurs plaques et chaque condensateur a la même quantité de charge négative et positive pour une charge nette globale de zéro pour chaque condensateur.
"La charge nette globale du condensateur est nulle" à moins qu'il n'ait été de toute façon chargé électrostatiquement.Vous pouvez avoir une charge sur un ballon, aucune raison pour laquelle vous ne pouvez pas en obtenir un sur un condensateur.Mais pas en y connectant la batterie.
@Mołot Je ne considérerais pas un ballon chargé électrostatiquement isolé comme un condensateur, qui est normalement défini comme deux conducteurs séparés par un isolant (ou un espace).Le ballon est une seule surface chargée.Un chargé Le condensateur a une quantité égale de charge positive positive sur une plaque et de charge négative sur l'autre.Si vous les additionnez, vous n'avez aucun frais net.
@BobD Peut-être que je n'ai pas été clair.Presque tout peut avoir une charge nette comme le ballon peut l'avoir, non?Donc, le condensateur peut aussi.Ainsi, * "La charge nette globale sur le condensateur est nulle" * peut être vrai, mais peut être faux.
S. McGrew
2019-12-14 21:32:10 UTC
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Un condensateur dont les bornes ne sont connectées à rien peut contenir une charge nette, tout comme un ballon ou un peu de poussière peut contenir une charge nette.

Cependant, un condensateur dont les bornes sont attachées aux bornes d'une batterie n'aura pas de charge nette induite par la batterie car la batterie tirera des électrons d'une plaque du condensateur et poussera le même nombre d'électrons sur la plaque opposée.

aditya_stack
2019-12-14 20:51:39 UTC
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Il n'est pas nécessaire qu'il soit toujours égal à zéro, mais dans ce cas, lorsqu'un condensateur non chargé est connecté à une batterie en série, la charge nette du condensateur sera nulle.Le point clé ici est que les batteries fournissent energy aux composants, pas à la charge.Les batteries ont un mécanisme interne qui garantit que la charge nette de la batterie reste constante.

my2cts
2019-12-14 21:03:48 UTC
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La tension aux bornes d'un condensateur dépend uniquement de la différence de charge.La charge totale ajoutée en le connectant à une source de tension est nulle sauf si bien sûr les deux plaques ne sont pas identiques.

La source de tension ajoute-t-elle une charge au condensateur ou fournit-elle de l'énergie pour déplacer la charge d'une plaque à l'autre du condensateur?Juste matière à réflexion.
Jasen
2019-12-16 07:37:47 UTC
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oui, c'est proche de zéro.toute charge déséquilibrée repoussera et migrera vers la surface extérieure du condensateur limitant ainsi la quantité de déséquilibre charge à la quantité que la batterie aurait pu placer sur un conducteur de taille similaire. enter image description here

L'ajout de 6 charges positives à la plaque gauche sans en tirer aucune de la plaque négative provoque la distribution des charges sur la surface externe du condensateur, trois des charges positives pénètrent dans l'espace et attirent des charges négatives de la surface externe duplaque négative laissant une charge positive là aussi.

sauf si la batterie elle-même a une charge électrostatique, elle ne pourra pas placer une charge déséquilibrée significative sur le condensateur.

juhist
2019-12-16 17:59:59 UTC
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Prenons un condensateur de 1000 microfarad chargé à 10 volts.Il a une charge de 10 millicoulombs.

Considérez un autre condensateur similaire à 10 centimètres.

Maintenant, s'il n'y avait pas de charge opposée égale dans deux plaques et que le condensateur aurait vraiment la charge nette de 10 millicoulombs, quelle serait la force?

La force selon la loi de Coulomb serait de 90 méganewtons, soit environ 9174 tonnes de force.

Les deux condensateurs tout à fait ordinaires se briseraient l'un contre l'autre avec une force énorme.Vous auriez besoin de 9174 tonnes de force pour les maintenir séparés.

Cette simple expérience de pensée démontre pourquoi les deux condensateurs ne peuvent pas avoir leur charge purement négative ou positive.Ils doivent avoir des charges égales et opposées dans leurs assiettes, annulant la charge nette.

Pourquoi la même chose ne se produit-elle pas avec les deux plaques séparées?
@GS-ApologisetoMonica Ce serait le sujet d'une autre très bonne question, mais je crois comprendre que la surface des plaques est très grande (beaucoup plus grande que la zone externe du condensateur en raison des plaques laminées) de sorte que la force par unité de surface ne l'est pasgros après tout ... Mais allez-y, et posez l'autre question!
Jasen
2019-12-15 15:13:17 UTC
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Vous avez raison, la tension ne sera pas nulle.

mais le fait est que les plaques d'un condensateur (telles qu'utilisées dans les appareils électroniques) sont très proches les unes des autres et ont une grande surface et la grande majorité de la charge mise dans le condensateur est assortie d'un courant de sortie à travers l'autre plomb.

Cependant, une partie de la charge est couplée au reste de l'univers plutôt qu'à l'autre plaque.

Si vous deviez charger un condensateur d'une batterie, puis le retirer et le décharger sans introduire aucune autre charge sur le condensateur. une mesure avec un électromètre sensible montrerait le potentiel du condensateur comme étant quelque part entre celui des deux bornes de la batterie (en fonction de la façon dont le condensateur a été construit - certains d'entre eux connectent une borne au boîtier du condensateur, auquel cas cette borne dominerait le résultat)

Si la batterie était au sommet du dôme de sortie d'un générateur VanDeGraf (et connectée d'une manière ou d'une autre), le potentiel mesuré pourrait être substantiel par rapport à la terre.

Cependant, dans les circuits électroniques, cette charge électrostatique externe est généralement ignorée car son effet est faible et seule la charge électrostatique interne du condensateur est prise en compte.



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