Chapitre n°1 électrostatique 1ère année électricité électrotechnique by Abdellah DJELAILI

Cours d’électricité / électrotechnique

1 année Electronique Médicale ère

Ir. A.DJELAILI

Cours d’électricité / électrotechnique

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Cours d’électricité / électrotechnique Remarque Ces diapositives constituent un deuxième support de cours. Elles seront complétées par des démonstrations et explications en classe. Suivi des exercices en cours! La présence en cours est donc fortement conseillée ! Se présenter à la classe avant le début de la séance de cours. Ir. A.DJELAILI

Cours d’électricité / électrotechnique Table des matières I. Electrostatique II. Electrocinétique III. Régime continu IV. Régime alternatif V. L’électromagnétisme VI. Transformateur VII. Sécurité électrique Ir. A.DJELAILI

Cours d’électricité / électrotechnique I. Electrostatique Introduction Champs électrostatique Théorème de Gauss Potentiel électrique Conducteur en équilibre électrostatique Le condensateur Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique

Introduction Principaux constituant de la matière Electrisation d’un corps Conducteurs et isolants électriques Décharge électrostatique Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique Introduction « électrostatique » Etudie les phénomènes créés par des charges électriques statiques d’une particule.

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Chapitre I – Electrostatique Principaux constituant de la matière Structure de la matière Rutherford a découvert, en 1911, que l’atome est constitué : - d’un noyau, - d’électrons.

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Chapitre I – Electrostatique Principaux constituant de la matière Structure de la matière Les électrons se repoussent les uns des autres Le noyau (charge électrique positive) attire les électrons particules appelées protons ; - le noyau atomique ne pourrait rester stable s’il n’était composé que de protons : ceux-ci ont en effet tendance à se repousser mutuellement. -

-Il

existe donc une autre sorte de particules, les neutrons découvert par Chadwick en 1932.

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Chapitre I – Electrostatique Principaux constituant de la matière Structure de la matière Une quantité macroscopique contient : un nombre immense d'atomes et de molécules; un grand nombre de charges positives et négatives individuelles.

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Chapitre I – Electrostatique L’unité de la charge électrique est le Coulomb (symbole C) dans le Système International (SI). Les valeurs des charges électriques et des masses des constituants atomiques sont : Electron: Proton: Neutron:

q = -e = -1.602 10-19 C; q = +e =1.602 10-19 C; q = 0 C (la charge est nulle);

m = 9.109 10-31 kg. m =1.672 10-27 kg. m =1.674 10 kg.

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Chapitre I – Electrostatique Electrisation d’un corps Phénomènes électrostatiques : notion de charge électrique L’expérience désagréable d’une « décharge électrique », lors d’un contact avec un corps étranger : un effet électrostatique. Une autre manifestation de l’électricité statique consiste en l’attraction de petits corps légers (bouts de papier par ex.)

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Chapitre I – Electrostatique Expérience 1: Prenons deux boules A et B, elles sont déjà « électrisées ». Si elles ont été mises en contact toutes deux avec une tige de même matériau, elles se repoussent.

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++++++

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Chapitre I – Electrostatique Expérience 1: Par contre, si elles ont été mises en contact avec des tiges de matériau différent (ex. A avec du verre frotté et B avec de l’ambre frotté), alors elles s’attirent.

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+++++++ +++++

-----------

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Chapitre I – Electrostatique Electrisation d’un corps

On peut tout d’abord en conclure que deux corps portant une électricité : de même nature (soit positive, soit négative) se repoussent « répulsion » ; tandis qu’ils s’attirent s’ils portent des électricités contraires ou de nature différente « attraction ». L’électricité n’agit pas seulement à distance, par effets, mais également se déplace d’un corps à un autre. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique Conducteurs et isolants électriques

Un matériaux (ou un conducteur) est ainsi constitué d’un grand nombre de charges électriques q. Elles sont toutes compensées (même nombre d’électrons et de protons). Aux températures usuelles, la matière est électriquement neutre. En conséquence, lorsque des effets d’électricité statique se produisent, cela signifie qu’il y a eu un déplacement de charges, d’un matériau vers un autre : C’est ce que l’on appelle l’électrisation d’un corps. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique Conducteurs et isolants électriques Ce sont ces charges, en excès ou en manque, en tout cas non compensées, qui sont responsables des effets électriques sur ce corps (ex : baguette frottée). Un matériau est dit conducteur si, lorsqu’il devient électrisé, les porteurs de charge peuvent se déplacer librement dans tout le matériau : les métaux conducteurs, l’eau et les électrolytes, etc. Un isolant (ou diélectrique) parfait si les porteurs de charge ne peuvent se déplacer librement et restent localisés à l’endroit où ils ont été déposés, tel que : la porcelaine, l’ébonite, les matières plastiques, l’ambre, etc. Un autre matériau qui se situe évidemment quelque part entre ces deux états extrêmes, ni un conducteur, ni un isolant : c'est un semi-conducteur, tel que : le silicium et le Germanium. Cette propriété de conduction de l’électricité sera abordée plus loin, dans le Chapitre sur l’électrocinétique. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique Electrisation par conduction et induction L’électrisation d’un corps métallique peut se faire lors du contact avec un autre objet portant une charge, ce phénomène porte le nom d’électrisation par conduction. Corps ayant un électron sur la couche externe

Corps ayant un électron manquant sur la couche externe

Après frottement

Avant frottement

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Chapitre I – Electrostatique Electrisation par conduction et induction Une autre manière est l’électrisation par induction. En approchant un objet, possédant une charge positive, les électrons de la boule sont attirés par la charge positive et produisent une charge positive à l’extrémité opposée de celle-ci. On dit alors qu’une charge a été induite aux deux extrémités de la boule métallique. Boule métallique encore neutre, mais la charge s’est séparée.

Boule métallique neutre

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Chapitre I – Electrostatique Electrisation par conduction et induction On peut aussi induire une charge dans un objet métallique en le reliant au sol par un fil conducteur. On parle alors de prise de terre, la terre peut facilement recevoir ou céder des électrons; elle sert donc de source de charge électrique.

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Chapitre I – Electrostatique Décharge électrostatique La décharge électrostatique est un passage momentané et soudain de courant électrique entre deux objets, pouvant endommager l'équipement électronique : circuit intégré, carte mère PC, etc.

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Chapitre I – Electrostatique Décharge électrostatique En électronique les décharges électrostatiques peuvent : - endommager un composant électronique sensible ; - peuvent causer des interférences dans le fonctionnement des systèmes électroniques. - des coûts de réparation importants ; L'électricité statique peut générer de hautes tensions brèves (supérieures à 10 000 Volts et jusqu'à 30 000 Volts). Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique Le champ électrostatique Définition Une particule de charge q située en O crée en tout point M de l’espace distinct de O un champ vectoriel appelé champ M électrostatique.

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Chapitre I – Electrostatique Le champ électrostatique L’unité est le Volt/mètre (symbole V/m). Où est la permittivité du vide (unités : Farad/m).

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Chapitre I – Electrostatique La force électrostatique ou force de Coulomb Charles Auguste de Coulomb (1736-1806) a déterminer les propriétés de la force électrostatique exercée par une charge ponctuelle q1 sur une autre charge ponctuelle q2 : -La

force est radiale, c’est à dire dirigée selon la droite qui joint les deux charges ;

-Elle

est proportionnelle au produit des charges : attractive si elles sont de signe opposé, sinon répulsive;

-Enfin,

charges.

elle varie comme l’inverse du carré de la distance entre les deux Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique La force électrostatique ou force de Coulomb

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Chapitre I – Electrostatique Principe de la superposition des forces On considère trois particules de charges électriques q1, q2 et q situées respectivement dans les points P1, P2 et P. Le champ électrostatique créé par cet ensemble de charges en un point M est :

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Chapitre I – Electrostatique Principe de la superposition des forces La force F que subit la charge q, placée en présence des charges q 1 et q2 est calculée par la loi de Coulomb. La force F1 subie par la charge q lorsqu’elle est uniquement en présence de q1. De la même manière pour calculer F2, force subie par q lorsque seule q2 est en présence de la charge q.

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Chapitre I – Electrostatique Principe de la superposition des forces L’expérience montre que la force F subit par q lorsqu’elle est en présence des deux charges q1 et q2 est la somme vectorielle des forces F1 et F2 :

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Chapitre I – Electrostatique Relation entre champ électrique E et la force de Coulomb F Le champ électrique est défini de telle sorte qu'elle ne représente que la charge de la création et qui est unique à chaque point dans l'espace.

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Chapitre I – Electrostatique Lignes de champ électrique Pour représenter les champs électriques autour des objets chargés, le dessin à l'aide de lignes sont très utiles pour visualiser la direction et force du champ.

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Chapitre I – Electrostatique Lignes de champ électrique Des lignes de champ électrique sont utilisées pour visualiser et analyser les champs électriques. Les propriétés des lignes de champ électrique : 1. Les lignes de champ doivent commencer sur les charges positives et se termine sur des charges négatives, ou à l'infini dans le cas de charges isolées. 2. Le nombre de lignes de champ est proportionnel à la grandeur de la charge. 3. L'intensité du champ est proportionnel au nombre de lignes par unité de surface. A.DJELAILI 4. Les lignes de champ ne peuvent jamais seIr.croiser.

Chapitre I – Electrostatique Exercice N°1: Calculer la force du champ électrique E et la direction pour une charge ponctuelle de 2nC (nano Coulombs) à une distance de 5mm de la charge. Nous pouvons trouver le champ électrique créé par une charge ponctuelle à l'aide de l’équation :

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Discussion Ce champ électrique est le même en tout point de 5mm de la charge Q qui crée le champ. Il est positif, ce qui signifie qu'il a une direction pointant vers l'extérieur à partir de la charge Q. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique

Théorème de Gauss Flux d’un champ à travers une surface Théorème de Gauss Application

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Chapitre I – Electrostatique Flux du champ électrostatique à travers une surface Cas d’une charge ponctuelle Par exemple, le cône de lumière construit par l’ensemble des rayons lumineux issus d’une lampe torche est entièrement décrit par la donnée de deux grandeurs : la direction (une droite) et l’angle maximal d’ouverture des rayons autour de cette droite. Cet angle solide est toujours positif et indépendant de la distance r. Soit une charge ponctuelle q>0 placée en O et M un point de l’espace.

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Chapitre I – Electrostatique Flux du champ électrostatique à travers une surface

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Chapitre I – Electrostatique Flux sortant à travers une surface fermée Soit une surface fermée ∑. On se propose de calculer le flux du champ électrostatique créé par une charge ponctuelle q à travers la surface fermée ∑. Plus précisément on s’intéresse au flux sortant, donc on a choisi d’orienter le vecteur dans le sens de la normale sortante à ∑. Deux cas seront envisagés : - le cas où la charge q est située à l’extérieure de la surface ∑ ; -et celui où la charge q est située à l’intérieur de la surface ∑. Nous désignons par l’indice « i » les charges situées à l’intérieur de Σ et par l’indice « e » les charges extérieures à Σ. Soit le champ créé par et le champ créé par. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique 1er Cas : La charge est située à l’extérieur de Σ Le flux sortant de la surface fermée ∑ est calculer à partir des flux élémentaires. En effet, traçons un cône élémentaire de sommet O (où se trouve la charge extérieur à ∑,) et d’angle solide dΩ. Ce cône découpe la surface Σ en deux surfaces élémentaires dS1 en M1 et dS’1 en M’1. Soient n1 et n’1 les vecteurs sortant des surfaces dS1 et dS’1.

L’angle solide du point O, sous lequel on voit les surfaces élémentaires orientées dS1 et dS’1, a la même valeur absolue, mais de signes opposés à cause de l’orientation du vecteur normal n par rapport à u.

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Chapitre I – Electrostatique 1er Cas : La charge est située à l’extérieur de Σ

On en conclut que le flux du champ électrostatique crée par une charge ponctuelle située à l’extérieur d’une surface fermée Σ, sortant de la surface Σ est nul : Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique 2ème Cas : La charge est située à l’intérieur de Σ Soit le cône élémentaire (C) de sommet O et d’angle solide.

Le flux du champ électrostatique créé par une charge ponctuelle située à l’intérieur d’une surface fermée Σ, sortant de la surface Σ est égal à : Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique Théorème de Gauss Le théorème de Gauss fournit une méthode très utile pour calculer le champ E lorsque celui-ci possède des propriétés de symétrie particulières. Celles-ci doivent en effet permettre de calculer facilement le flux Φ. Comme le théorème de Gauss est valable pour une surface quelconque, il nous suffit de trouver une surface S adaptée, c’est à dire respectant les propriétés de symétrie du champ, appelée « surface de Gauss ».

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Chapitre I â&#x20AC;&#x201C; Electrostatique

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Chapitre I – Electrostatique Théorème de Gauss Le théorème de Gauss établit une relation entre le flux du champ électrique à travers une surface fermée et la charge à l'intérieur de cette surface. Cette relation a les propriétés suivantes : elle reflète les propriétés générales des champs électriques et ne se limite pas aux champs électrostatiques (contrairement à la loi de Coulomb); -

elle permet de déterminer plus simplement l’expression du champ électrostatique créé par les distributions de charges qui présentent une symétrie appropriée (sphérique, cylindrique, plan, etc.). A.DJELAILI -

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Chapitre I – Electrostatique Champ et potentiel électrostatique Le potentiel électrostatique V(M) associé au champ électrostatique E(M) est une fonction scalaire contrairement à E. Nous verrons, dans beaucoup de cas, que le potentiel sera un intermédiaire commode dans le calcul du champ vectoriel E(M). Le potentiel se rattache physiquement à la notion d’énergie potentielle, d’où son appellation.

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Chapitre I – Electrostatique Potentiel électrostatique dans le cas d’une charge ponctuelle Considérons une charge ponctuelle q(>0) fixée en P et un point M de l’espace. La charge ponctuelle q fixée en P crée en tout point M de l’espace un champ électrostatique donné par :

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Chapitre I – Electrostatique Potentiel électrostatique dans le cas d’une distribution de n charges ponctuelles Soient n charges ponctuelles q1, q2, ..., qi, ..., qn fixés aux points P1, P2, ..., Pi, ..., Pn. Soit M un point de l’espace. (Figure).

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Chapitre I – Electrostatique Potentiel électrique Relation entre le Champ E et la différence de potentiel électrique ; Champ uniforme (cas particulier) ; Courant électrique.

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Chapitre I – Electrostatique Relation entre champ et potentiel électrostatique Le potentiel électrostatique a été défini à partir de la circulation élémentaire du champ E :

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Chapitre I – Electrostatique Relation entre champ et potentiel électrostatique La circulation du champ de vecteur E, sur AB, est donc égale à la différence de potentiel VA – VB. Ainsi, la connaissance de E ne définit que les différences de potentiel. Pour avoir le potentiel en un point, il faudra définir une origine arbitraire des potentiels.

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Chapitre I â&#x20AC;&#x201C; Electrostatique Champ uniforme (cas particulier)

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Chapitre I – Electrostatique Conducteur en équilibre électrostatique

Dans un conducteur les charges sont mobiles et susceptibles de se déplacer lorsqu'elles sont soumises à un champ électrostatique (électrons libres dans un métal, ions positifs et négatifs d'un gaz ionisé...). Au contraire dans un isolant, les charges sont immobiles. Lorsqu'on charge un conducteur par contact, par exemple, les charges sont amenées a se répartirent sur le conducteur.

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Chapitre I – Electrostatique Conducteur en équilibre électrostatique

L'état d'équilibre électrostatique du conducteur est défini par l'état stationnaire de charge et de champ électrostatique qui existe après que les charges soient distribuées sur le conducteur puis immobilisées. On démontre que cet état d'équilibre est unique.

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Chapitre I – Electrostatique Application de l’électrostatique Imprimante Laser Les imprimantes laser utilisent le processus xérographie pour faire des images de haute qualité sur papier, en utilisant un laser pour produire une image sur le tambour photoconducteur comme le montre la figure

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Chapitre I – Electrostatique Exercice N°3 Trouvez la valeur et la direction du champ électrique total dû aux deux charges ponctuelles, q1 et q2, à l'origine du système de coordonnées, comme indiqué dans la figure.

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Chapitre I – Electrostatique Exercice N°3 Stratégie Comme le champ électrique est un vecteur (ayant une magnitude et une direction), donc les champs électriques ont les mêmes caractéristiques techniques que ceux pour les vecteurs.

Nous devons d'abord trouver le champ électrique dû à chaque charge. Nous prétendons qu'il ya une charge de test positif, q, au point O, ce qui nous permet de déterminer la direction des champs E1 et E2. Une fois ces champs sont calculés, le champ total peut être déterminé en utilisant l'addition de vecteurs. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique

Le condensateur Energie électrostatique « emmagasinée » Capacité d’un condensateur Association de condensateurs

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Chapitre I – Electrostatique Le condensateur Energie électrostatique L’énergie électrostatique d’un système de charges ponctuelles Soient trois charges ponctuelles Q1, Q2, Q3 localisées en trois points de l’espace A,B, C.

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Chapitre I – Electrostatique Energie électrostatique L’énergie électrostatique d’un système de charges ponctuelles Soient trois charges ponctuelles Q1, Q2, Q3 localisées en trois points de l’espace A,B, C.

On peut aussi exprimer cette énergie en fonction des potentiels. Le potentiel du point A sous l’action de Q2 et Q3 vaut : A.DJELAILI

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Chapitre I – Electrostatique Energie électrostatique L’énergie électrostatique d’un système de charges ponctuelles

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Chapitre I – Electrostatique Les condensateurs Nous appelons condensateur un système de deux conducteurs dont les charges sont proportionnelles à la différence de potentiel appliquée entre ces conducteurs; ceux-ci sont les armatures du condensateur ;Q = C.U Le but essentiel est souvent de réaliser une grande capacité, le condensateur servant de « réservoir d’électricité ». La disposition la plus simple est celle de deux armatures planes et parallèles, très proches l’une de l’autre. Considérons que ces deux plaques conductrices soient distantes de l et que leur surface soit S. le champ régnant entre les plaques est pratiquement uniforme, son module vaut : Ir. A.DJELAILI

Chapitre I â&#x20AC;&#x201C; Electrostatique Les condensateurs

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Chapitre I – Electrostatique Les condensateurs Associations de condensateurs En pratique on utilise souvent des condensateurs associés reliés le plus souvent en parallèle ou en série. Dans un schéma de circuits électriques on représente les condensateurs par le symbole suivant : et les sources ou piles par le symbole

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Chapitre I – Electrostatique Associations de condensateurs Association en parallèle La différence de potentiel aux bornes des trois condensateurs est identique et vaut U. Les potentiels des armatures gauches et droites de chaque condensateur étant identiques, chaque condensateur acquiert une charge valant : Q1 = C1.U , Q2 = C2.U , Q3 = C3.U

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Chapitre I – Electrostatique Associations de condensateurs Association en parallèle La charge totale Q provenant de la pile doit correspondre à la somme des autres charges : Q=Q1+Q2+Q3. Cette charge Q sera la charge que porterait le condensateur équivalent C alimenté sous la même tension. Q=CU= C1U+C2U+C3U  C=C1+C2+C3 Généralisation : si on a n condensateurs en parallèle le condensateur C équivalent vaut :

Ir. A.DJELAILI L’association parallèle a donc pour effet d’accroître la capacité.

Chapitre I – Electrostatique Associations de condensateurs Association série La pile transmet une charge -Q à l’armature gauche de C1 et une charge +Q à l’armature droite de C3. Les autres armatures vont se charger par influence et chaque condensateur portera une même charge Q. La tension totale U subie par les trois condensateurs doit être égale à la somme des tensions aux bornes de chaque condensateur. U=U1+U2+U3 = Q/C1 + Q/C2 + Q/C3

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Chapitre I – Electrostatique Association série

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Chapitre I – Electrostatique Energie emmagasinée par les condensateurs

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Chapitre I – Electrostatique Exercices N°1 Calculer la capacité équivalente entre les points A et B : C1 = 2μF, C2 = 4μF, C3 = 1μF, C4 = 3μF et C5 = 5μF.

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Chapitre I – Electrostatique Corrigé N°1 Calculer la capacité équivalente entre les points A et B : C1 = 2μF, C2 = 4μF, C3 = 1μF, C4 = 3μF et C5 = 5μF.

C12 = C1 + C2 = 2+4 = 6 μF C123 = 6/7 μF C1234 = 3 + 6/7 = 27/7 μF Ctot = C12345 = (5.27)/ 62 = 135/62 = 2,18μF

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Chapitre I – Electrostatique Exercices N°2 Un condensateur de 6μF est branché en parallèle avec un condensateur de 10μF. La charge accumulée sur les armatures du groupe de condensateurs est de 200μC. a) Quelle est la capacité équivalente du groupe de deux condensateurs ? b) Quelle est la d.d.p. aux bornes des condensateurs en parallèle ? c) Quelle est la charge accumulée sur les armatures du condensateur de 6μF ? d) Quelle est la charge accumulée sur les armatures du condensateur de 10μF ? Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique Corrigé N°2 Un condensateur de 6μF est branché en parallèle avec un condensateur de 10μF. La charge accumulée sur les armatures du groupe de condensateurs est de 200 μC. a) Quelle est la capacité équivalente du groupe de deux condensateurs ? b) Quelle est la d.d.p. aux bornes des condensateurs en parallèle ? c) Quelle est la charge accumulée sur les armatures du condensateur de 6μF ? d) Quelle est la charge accumulée sur les armatures du condensateur de 10μF ? a) Ctot = 6 + 10 = 16 μF b) U = Q/C = 200/16 = 12,5 V c) Q1 = C1 U = 6 . 12,5 = 75 μC d) Q2 = C2 U = 10 . 12,5 = 125 μC

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Chapitre I – Electrostatique Exercices N°3 On charge un condensateur de surface S = 250 cm2 et dont les armatures sont distantes de 2mm avec une différence de potentiel de 150V. On débranche ensuite la pile à laquelle il est relié (pour que la charge Q des plaques ne varie pas) et on introduit entre les armatures une feuille de diélectrique de permittivité relative égale à 3,5 de même aire S mais d’épaisseur d égale à 1 mm. On demande de déterminer : a) la capacité initiale du condensateur ; b) la charge de chaque plaque avant insertion du diélectrique c) l’intensité du champ dans l’espace compris entre chaque plaque et le diélectrique d) la différence de potentiel après insertion du diélectrique e) la capacité après insertion Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique Corrigé N°3 On charge un condensateur de surface S = 250 cm2 et dont les armatures sont distantes de 2mm avec une différence de potentiel de 150V. On débranche ensuite la pile à laquelle il est relié (pour que la charge Q des plaques ne varie pas) et on introduit entre les armatures une feuille de diélectrique de permittivité relative égale à 3,5 de même aire S mais d’épaisseur d égale à 1 mm. On demande de déterminer : a) la capacité initiale du condensateur ; 111pF. b) la charge de chaque plaque avant insertion du diélectrique ; 1,66 10-8 C. c) l’intensité du champ dans l’espace compris entre chaque plaque et le diélectrique ; 75.103 V/m. d) la différence de potentiel après insertion du diélectrique ; Utot=96,4 V. e) la capacité après insertion ; C=172pF. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique QCM 1) Quel est l'effet d'une diminution de la distance entre les plaques sur la capacité d'un condensateur plan ?

a) La capacité augmente. b) La capacité diminue. c) Cela dépend de la différence de potentiel appliquée aux armatures. d) La capacité reste constante. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique QCM 2) Si l'on double la différence de potentiel aux bornes d'un condensateur, comment la capacité va-t-elle varier ? a) Elle reste constante. b) Elle double. c) Elle est divisée par 2. d)Elle est multipliée par 4.

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Chapitre I – Electrostatique QCM 3) Comment varie la capacité d'un condensateur plan si l'on décale une armature par rapport à l'autre ? a) La capacité augmente. b) La capacité ne change pas. c) La capacité diminue. d) Cela dépend de la valeur de la charge accumulée.

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Chapitre I – Electrostatique QCM 4) On charge un condensateur plan sous une certaine différence de potentiel, puis on déconnecte les armatures. Si l'on écarte alors les plaques (leur distance restant petite devant leur taille, et les effets de bord étant donc négligeables). Laquelle des quantités suivantes augmentent ? a) Charge du condensateur. b) Différence de potentiel. c) Champ électrique. d) Densité de charge à la surface des armatures. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique QCM 5) Vous devez emmagasiner une énergie E = 2,5 J dans un condensateur de capacité C=20μF. Vous devez appliquer à ses bornes une tension : a) V=150 V b) V=350 V c) V=500 V d) V=1,5 kV

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Chapitre I – Electrostatique QCM 6) La capacité d'un agencement de condensateurs en série est-elle plus grande que la plus petite capacité de l'ensemble des condensateurs. a) Parfois. b) Jamais. c) Toujours. d) Cette question n'a pas de sens. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique QCM 7) L'introduction d'un diélectrique entre les armatures d'un condensateur, qui n'est plus relié à une pile, modifie-t-elle l'énergie accumulée ? a) Oui en l'augmentant. b) L'énergie reste constante (rien ne se perd, rien ne se gagne) c) Une diminution ou une augmentation est possible. d) Oui en la diminuant.

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Chapitre I – Electrostatique QCM 8) Pour emmagasiner une charge totale maximale avec une pile donnée, est-il préférable de relier 2 condensateurs en parallèle ou en série ? a) En série. b) En parallèle. c) Tout dépend de la valeur des différentes capacités. d) Dans les 2 cas, l'énergie emmagasinée est la même. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique QCM 9)Pour emmagasiner une énergie totale maximale avec une pile donnée, est-il préférable de relier 2 condensateurs en parallèle ou en série ?

a) En série. b) En parallèle. c) Tout dépend de la valeur des différentes capacités. d) Dans les 2 cas, l'énergie emmagasinée est la même. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique QCM 10) Si l'on double la différence de potentiel aux bornes d'un condensateur, comment la charge emmagasinée va-t-elle varier ? a) Elle reste constante. b) Elle double. c) Elle est divisée par 2. d) Elle est multipliée par 4. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique QCM 11) Si l'on double la différence de potentiel aux bornes d'un condensateur, comment l'énergie emmagasinée va-t-elle varier ? a) Elle reste constante. b) Elle double. c) Elle est divisée par 2. d) Elle est multipliée par 4. Ir. A.DJELAILI

Chapitre I – Electrostatique QCM 12) Vous disposez de 3 condensateurs identiques de capacité C=10μF. La capacité que vous ne pouvez pas obtenir en les combinant convenablement est:

a) C' = 3,3 μF b) C' = 10 μF c) C' = 6,8 μF d) C' = 15 μF Ir. A.DJELAILI