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Partie 1 (10 pts)

Répondre par vrai ou faux aux questions suivantes :

1.      Globalement, la quantité d’électricité d’un condensateur chargé est nulle.

2.       La capacité d’un condensateur dépend uniquement des propriétés de l’isolant (ou diélectrique) présent.

3.      Le microfarad est la capacité d’un condensateur électrique chargé d’une quantité d’électricité de 1 coulomb lorsque la différence de potentiel entre ses armatures est de 1 Volt.

4.      Pour charger des condensateurs sous une tension élevée, il faut les grouper en série.

5.      Un condensateur et une batterie de voiture sont tous deux des accumulateurs d’énergie.

6.      Dans un condensateur, le champ est dirigé de l’armature négative vers l’armature positive.

7.      Un condensateur bloque le passage d’un courant continue

8.      Si la tension aux bornes d’un condensateur est triplée l’énergie emmagasinée est multipliée par 9.

9.      Si la tension aux bornes d’un condensateur est multipliée par 4 l’énergie est multipliée par 8.

10.  Pour obtenir une forte capacité il faut placer les condensateurs en parallèles.

Partie 2 (40 Pts)

Cocher la bonne réponse

a)      Deux condensateurs C₁ et C₂ sont en série. La capacité du système est :

1) C_S  = nC₁   2)    3) C_S = C₁ + C₂   4)   5) aucune de ces réponses.

b)      La capacité équivalente à un ensemble de condensateurs identiques montés en série est donnée par la relation :

1) C_e = nC₁    2)    3)  4)   4) Aucune de ces réponses.

c)      L’énergie emmagasinée par un condensateur est proportionnelle :

1) à la tension de charge     2) au carré de la tension de charge.

d)     Un condensateur est branché sous la tension U. Cette tension est modifiée et l’énergie du condensateur est réduite au 100^e de sa valeur initiale. La tension du condensateur est :

1) Divisée par 100.   2) Divisée par 10 000   3) Divisée par 10    4) Multipliée par 10.

e)     Un Condensateur plan est chargé puis isolé. On double la distance des armatures. Son énergie

1) est divisée par 2.   2) est multipliée par 2    3) est multipliée par 4     4) ne varie pas

f)       Si l’on charge deux condensateurs identiques en parallèle au lieu d’un seul, l’énergie emmagasinée :

1) aura doublée   2) aura diminuée de moitié   3) restera identique.

g)     La capacité d’un condensateur plan dépend :

1) uniquement de la surface de séparation des armatures   2) de la distance qui sépare les armatures.   3) uniquement du  diélectrique.

h)     Un condensateur est chargé sur une différence de potentiel U et a une charge Q :

1)      Alors la charge se conservera indéfiniment si le condensateur est isolé.  

2)      L’énergie augmentera si le condensateur est branché à un autre condensateur de charge nulle.

3)      La charge du système diminuera si le condensateur est branché à un condensateur de charge nulle.  

Partie 3 (50 pts)

Résoudre 1 et 2 ou résoudre seulement le problème 3. 

Problème 1

Deux condensateurs identiques de capacité 2 mF portent respectivement les charges 10^-4 et 3´10^-4 C.

1)       Calculer la tension entre les armatures entre les armatures de chaque condensateur et l’énergie totale emmagasinée.

2)      On relie par des fils conducteurs les deus armatures chargées d’électricité positive d’une part et les deux autres armatures d’autre part. Quelle est la nouvelle valeur de la différence de potentiel entre les deux armatures ? L’énergie totale a – t- elle variée ? Conclure.

Problème 2

On a chargé un condensateur de capacité C₁ = 1mF sous une tension de U₁ = 100 V et un autre condensateur de capacité C₂ = 2 mF sous une tension de U₂ = 200 V. On connecte ensuite entre elles les armatures positives ainsi que les armatures négatives. Calculer :

1)       La tension commune aux condensateurs.

2)       La charge de chaque condensateur.

3)      La charge finale et l’énergie finale. Conclure.

Problème 3

Un condensateur est formé de 101 lames métalliques. Les Lames de rang pair sont reliées entre elles ; de même que celles de rang impair. Deux lames consécutives sont distantes de 1 mm et sont séparées par un mica de constante diélectrique égale à 8. Les plaques sont des disques de rayon 10 cm.

a)      Ce condensateur est branché sur une prise de courant continu de 100 V. On demande :

1)      La charge cumulée par le condensateur.

2)      L’énergie fournie par la prise.

3)      L’énergie emmagasinée par le condensateur.

b)      Le condensateur chargé est resté aux bornes de la prise. On relie ses armatures à celles d’un condensateur C₂ de capacité double et non chargé. Trouver :

1)      La tension d’équilibre du système

2)      La charge accumulée par chacun des condensateurs. Y – a – t – il conservation de charge ?

3)      L’énergie emmagasinée par chacun des condensateurs. Y – a – t – il conservation d’énergie ?