Un MOOC pour la Physique

Charge d'un condensateur, bilan énergétique

Consacrer 15 minutes de préparation à cet exercice.

Puis, si vous manquez d'idée pour débuter, consultez l'indice fourni et recommencez à chercher.

Une solution détaillée vous est ensuite proposée.

Si vous avez des questions complémentaires, n'hésitez pas à les poser sur le forum.

On modélise un condensateur plan par deux disques métalliques de rayon a, parallèles entre eux et distants de e. Le disque supérieur porte la charge et l'autre disque porte la charge . On suppose que (on néglige les effets de bords).

Le condensateur est chargé par un courant extérieur qui dépend du temps.

On note la capacité du condensateur.

Bilan énergétique dans un condensateur

Question

Montrer que le champ électrique à l'intérieur du condensateur vaut :

Indice

Penser aux symétries et aux invariances.

Question

Montrer qu'il apparaît un champ magnétique dont on supposera qu'il peut s'écrire :

Le déterminer en utilisant une équation de Maxwell, en fonction notamment de .

Question

Calculer le vecteur de Poynting puis évaluer son flux rentrant dans le condensateur.

Question

Quelle est l'énergie contenue à l'instant t dans le condensateur ?

Question

Vérifier que le bilan énergétique peut s'écrire :

.

Interpréter cette relation.

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