L'électromètre à plateaux d'ABRAHAM est un appareil qui permet la mesure absolue de différences de potentiel.
Il est constitué par un condensateur plan dont les plaques sont horizontales. La plaque inférieure est fixe et la plaque supérieure munie d'un anneau de garde est fixée au bras d'une balance qui est en équilibre quand le condensateur est déchargé. Les bras de la balance sont égaux.
L'épaisseur du condensateur à l'équilibre est e.
Deux butées limitent l'amplitude des déplacements.
Quand on applique une différence de potentiel V entre les deux plateaux, on crée une force verticale :
F = ε0S.V2 / 2e2 que l'on équilibre en plaçant des masses marquées dans le plateau de la balance.
Calcul de F : La capacité vaut C = ε0S / e, la charge d'une armature est Q = C.V, la densité de charge est σ = Q / S.
Le champ vertical (uniforme) vaut E = σ / 2.ε0 et crée une force verticale F = S.σ. E
Remarque : En pratique, le réglage de l'électromètre sous cette forme est pratiquement impossible.
En effet si e diminue, la force F augmente et tend à diminuer e : l'équilibre de cette balance est donc instable.
Une façon de procéder consiste à mettre une masse m pour placer le système en butée puis à déplacer le plateau inférieur avec une crémaillère pour faire varier e jusqu'à ce que le système atteigne l'autre butée.
Utilisation :
Le bouton [Nouveau] permet de choisir une valeur (aléatoire) de la ddp appliquée entre les plateaux.
Le curseur rouge permet de modifier la masse et d'équilibrer la balance. En utilisant la formule F = ε0S.V2 / 2e2, déterminer la valeur de V.
Le bouton [Réponse] permet d'afficher la solution.
Données numériques :
Diamètre de la plaque supérieure du condensateur D = 10 cm (S = π.D2/ 4) ; e = 1 cm; ε0= 1 / 36.π109.