Exercice proposé S02-1c : introduction d'un diélectrique dans un condensateur plan

Livrons-nous à l'expérience suivante. Un condensateur plan (structure décrite à l'exercice S01-4v et à l'exercice S01-5r) est chargé par un moyen quelconque, par exemple en le reliant quelques instants à un générateur. Ses deux armatures portent des charges +q et -q et il existe entre elles une différence de potentiel que nous noterons u_o. Nous relions le condensateur à un voltmètre électrostatique et y mesurons la valeur de u_o (figure S02-1).

Nous introduisons maintenant un diélectrique entre les deux armatures du condensateur et observons l'évolution de la tension. La tension va-t-elle

• augmenter (selon quelle expression ?),
• restez inchangée,
• ou diminuer (selon quelle expression ?) ?

De même, l'énergie du condensateur va-t-elle

• augmenter (par quel apport d'énergie ?),
• restez inchangée,
• ou diminuer (par quelle sortie d'énergie ?) ?

Que se passe-t-il lorsque l'on retire le diélectrique.

Indication : la charge q du condensateur reste constante aussi bien lors de l'introduction que lors du retrait du diélectrique, puisque le condensateur est déconnecté de l'alimentation électrique avant de commencer ces opérations, de sorte que les deux électrode du condensateur se trouvent électriquement isolées.

Variante : analyser la même manipulation faite en laissant le condensateur connecté à une source de tension de valeur constante.

Exemple de solution.

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Dernière mise à jour le 17-09-2003.