Physique-Chimie 1re Spécialité

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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Composition chimique d'un système
Ch. 2
Composition chimique des solutions
Ch. 3
Évolution d'un système chimique
Ch. 4
Réactions d'oxydoréduction
Ch. 5
Détermination d'une quantité de matière par titrage
Livret Bac : Thème 1
Ch. 6
De la structure à la polarité d'une entité
Ch. 7
Interpréter les propriétés d’une espèce chimique
Ch. 8
Structure des entités organiques
Ch. 9
Synthèse d'espèces chimiques organiques
Ch. 10
Conversions d'énergie au cours d'une combustion
Livret Bac : Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 12
Description d'un fluide au repos
Ch. 13
Mouvement d'un système
Livret Bac : Thème 2
3. L'énergie, conversions et transferts
Ch. 14
Études énergétiques en électricité
Ch. 15
Études énergétiques en mécanique
Livret Bac : Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 16
Ondes mécaniques
Ch. 17
Images et couleurs
Ch. 18
Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Livret Bac : Thème 4
Méthode
Fiches méthode
Fiche méthode compétences
Annexes
Chapitre 11
Activité 3 - Activité expérimentale
40 min

Le champ électrostatique d'un condensateur plan

15 professeurs ont participé à cette page
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Problématique de l'activité
Un condensateur est un objet capable de stocker de l'énergie grâce aux charges accumulées sur ses armatures.

Comment décrire le champ électrostatique créé par le condensateur plan ?
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Une opinion ?

La géométrie du condensateur nous donnet-elle des indices sur le champ électrostatique ?
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Doc. 1
Le condensateur plan

Un condensateur est constitué de deux armatures conductrices, entre lesquelles on applique une différence de potentiel ou tension. Les armatures, portées à deux potentiels différents, vont se charger suite à un déplacement d'électrons.
Le condensateur plan
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Doc. 2
Du potentiel au champ

Carte météo
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La tension électrique U_{\mathrm{AB}} entre deux points \text{A} et \text{B} est égale à la différence des potentiels électriques V_{\mathrm{A}} et V_{\mathrm{B}} de ces deux points, U_{\mathrm{AB}}=V_{\mathrm{A}}-V_{\mathrm{B}}. Dans le montage du doc. 1, une plaque est reliée à la masse du générateur donc V_{\mathrm{B}}= 0 V. La sonde mesure donc directement V_{\mathrm{A}}. En reliant les points de même potentiel V_{\mathrm{A}}= 0, on trace les lignes équipotentielles.

Ces équipotentielles sont perpendiculaires aux lignes de champs. Les lignes équipotentielles sont comparables aux lignes isothermes ou aux lignes isobares sur une carte météo par exemple.
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Doc. 3
Matériel nécessaire

  • Deux plaques de cuivre et deux pinces crocodiles ;
  • Un voltmètre ;
  • Trois fils électriques et une sonde ;
  • Un générateur de tension continue de 6 V ;
  • Une solution aqueuse de sulfate de cuivre (II) \mathrm{CuSO}_{4} (0,01 mol·L‑1) ;
  • Une cuve rectangulaire disposant d'un quadrillage.
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    Doc. 4
    Modélisation d'un condensateur plan

    Modélisation d'un condensateur plan
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    Questions
    Compétence(s)
    APP : Extraire l'information utile
    RAI/ANA : Construire un raisonnement

    1. Placer la sonde à différents endroits des deux plaques. Commenter les mesures.

    2. Élaborer un protocole permettant de cartographier les potentiels V.

    3. Mettre en œuvre le protocole de manière à cartographier les équipotentielles égales à 0,5 V, 1 V, 1,5 V, …, 5 V et 5,5 V.
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    4. Tracer les équipotentielles puis en déduire les lignes de champ.

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    5. On peut calculer l'intensité du champ électrique E à partir du potentiel électrique à l'aide de la relation : E=\dfrac{V}{x}x est la distance à la plaque \text{B.} Calculer E à différents endroits.

    6. Représenter les vecteurs \vec{E} à différents points entre les plaques. Que constate-t-on ?
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    Synthèse de l'activité
    Le vecteur champ électrostatique créé entre les deux plaques est uniforme. Donner une définition d'un champ uniforme.
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