Post by François Guillet...
Quand tu dis que tu as placé le condensateur radialement, tu veux bien dire
que le condensateur tourne avec le disque?
Oui
As-tu bien vérifié que la
géométrie du condensateur était bien adaptée à la symétrie de ton problème?
Il faut d'une part que ton condensateur soit à plaques et que les plaques
soient perpendiculaires au rayon du disque. Ensuite ne t'attend pas à mesurer
une grande tension, elle sera proportionnelle à la circulation du champ entre
tes plaques, c'est à dire à la tension radiale mesurée par ton voltmètre sur
le disque entre deux points très proches exactement espacés par la distance
entre les plaques de ton condensateur. Si d est la distance entre tes
plaques, R le rayon de ton disque et U la tension mesurée entre le centre du
disque et sa périphérie tu devrais t'attendre à ce que ton condensateur
délivre à la fin de ton expérience une tension approximativement égale à U *
d/R.
Dans un premier temps il faut que tu calcules d, et que tu t'assures que tu
es capable de mesurer des tensions de l'ordre de quelques dizaines de micro
Volt.
Voilà comment j'explique que tu n'aies rien mesuré.
Ton explication ne tient pas. Tu considères qu'on ne peut pas espérer
plus que la différence de potentiel de l'épaisseur du diélectrique.
Ok. Mais dès que tu places ton diélectrique, il est aussi polarisé par
le champ ambiant. Tu insères donc un isolant polarisé de telle sorte
que sa ddp entre faces est exactement celle de l'interstice où tu le
places. Tu ne changes rien à l'ensemble. Ton diélectrique et polarisé
de la même façon que le reste du conducteur.
Mon condensateur ne pouvait pas se charger pour la même raison.
Connecté entre bord et centre du disque ne change rien, puisque
l'ensemble du condensateur, ses fils compris, baigne dans le même champ
que le disque. On aura donc toujours la même ddp d'un bout à l'autre du
condensateur, qu'il soit connecté ou pas.
C'est une autre preuve qu'il ne se charge pas : tu peux le faire
tourner seul, tu verras bien la ddp, mais les plaques étant isolées
l'une de l'autre, elles conserveront leur charge initiale.
Je ne comprends pas bien ce que vient faire le diélectrique dans ton
argumentaire, un condensateur n'a pas besoin de matériau diélectrique
entre ses plaques, ça marche tout aussi bien avec du vide.
Le diélectrique permet juste d'augmenter la capacité du condensateur ou
bien de réduire la distance entre les plaques. Physiquement, le matériau
diélectrique se polarise ce qui a pour effet de diminuer la circulation
du champ électrique entre les plaques.
Introduire le diélectrique dans le raisonnement ne fait que compliquer le
schéma idéal de l'expérience sans la moindre nécessité.
Post by François Guillet...
Post by François GuilletTu entends implicitement qu'il s'agit des charges mobiles. Mais pour
contrebalancer la ddp radiale, la polarisation du conducteur suffit, comme
dans un diélectrique. Les charges mobiles n'interviennent que lorsque tu as
un circuit externe dans le référentiel fixe, qu'elles seules peuvent
emprunter.
L'ensemble du disque se polarisant pour contrebalancer la ddp, la
contribution des charges mobiles par rapport à l'ensemble des dipôles que
constitue chaque atome, est tout à fait négligeable.
Le ré-arrangement du champ électrique par l'effet de relativité n'implique
donc pas une redistribution significative des charges mobiles. Tu ne verras
jamais ton effet de condensateur chargé quand tu sépares le centre de la
périphérie.
Où as tu vu des dipôles dans un métal? Dans un métal, ce sont les électrons
libres de la bande de conduction qui contribuent à générer le courant
électrique que tu mesures dans ton voltmètre.
Les électrons libres participent à la conduction, oui, mais là dans le
cas qui nous occupe, il n'y a pas de courant.
Un conducteur se polarise de la même façon qu'un isolant. Si tu
appliques la technique d'un diélectrique, tu vas placer ton conducteur
entre 2 plaques conductrices et appliquer un champ. Evidemment c'est
idiot, un courant va aussitôt circuler. Dans ce cas la force électrique
est créée par la ddp appliquée, et c'est la ddp qui crée le champ
interne, champ très faible sauf courant considérable, car obéissant à
U=RI, mais suffisant pour agir sur les électrons libres.
Avec les disque de Faraday, on voit qu'on peut créer une ddp
significative à travers le conducteur, sans y faire circuler de
courant. C'est que contrairement au premier cas, la force électrique
s'exerce sur toutes les charges et en tout point du disque, sans
nécessité de courant. Tu as forcément une polarisation du disque,
puisque tu as un champ mais pas de courant, c'est donc que les charges
sont redistribuées,
Oui, c'est ce que j'explique depuis le début.
Mais soyons précis au sujet de ce que tu appelles la polarisation du
disque. En électromagnétisme des milieux (où on ne considère que des
grandeurs moyennées), la susceptibilité est une grandeur qui
caractérise la polarisation d'un matériau lorsqu'il est soumis à un
champ électrique extérieur. D'un point de vue atomique, cela traduit un
déplacement du barycentre du nuage électronique autour des atomes. Mais
il ne faut pas perdre de vue que l'électromagnétisme est une théorie
macroscopique qui manipule des grandeurs phénoménologiques à des
échelles où la dimension des atomes peut être négligée devant celle
des structures étudiées. La théorie se fiche pas mal de savoir si la
matière est faite d'atomes ou si elle est continue.
Mais attention, il ne faut pas confondre la polarisation avec la
distribution de charge, ce sont des grandeurs distinctes qui n'ont rien à
voir. Tu peux avoir un matériau polarisé et une distribution de charge
nulle, c'est par exemple le cas d'un matériau diélectrique plongé dans
un champ électrique (en fait la distribution de charge est nulle à
l'échelle macroscopique : rho(x,y,z) = 0 ).
Je fais ce rappel, parce que j'espère que tu es bien conscient qu'il n'y
a rien de tel qui se produit dans le cas d'un disque de Faraday
métallique pour lequel la susceptibilité électrique est nulle mais pas
la distribution de charge.
Dans un diélectrique polarisé tu aurais quelque chose comme :
-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Dans cet explique la distribution de charge est nulle, mais il y a
polarisation.
Dans le disque de Faraday la distribution de charge ressemblerait plutôt
à :
+------+-----+----+---+--+-+-+++-++++-+++++-++++++
Ici on a bien une distribution de charge qui entraîne une polarisation
qui se déduit directement des équations de Maxwell dans le vide, rien à
voir avec le cas précédent.
Post by François Guilletmais la force s'exerçant sur toutes charges, il n'y
a aucune raison que seuls les électrons libres soient concernés, ils
sont au contraire tout à fait minoritaires.
C'est bien ce que je craignais, tu raisonnes en terme de susceptibilité
électrique or dans un métal cet effet est parfaitement négligeable.
Pour une raison simple, les électrons élastiquement liés vont juste
déplacer leur barycentre autour de l'atome alors que les électrons
libres vont pourvoir se déplacer sur des distances virtuellement
infinies, c'est eux qui vont contribuer à la différence de potentiel
entre l'axe et la périphérie du disque. Rappelle toi que la polarisation
est le produit d'une charge par une distance, le rayon atomique ne pèse
pas grand chose devant le rayon de ton disque de Faraday que les
électrons libres sont susceptibles de parcourir.