Un condensateur plan est formé par deux plaques verticales A et B distantes de D. La différence de potentiel entre les plaques est V = U_A − U_B.

La plaque A est chargée positivement et la plaque B négativement.

Par raison de symétrie le champ électrique existant entre les deux plaques est uniforme, horizontal et d'intensité E = V / D.
Ce champ est orienté de A vers B.

Dans l'espace entre les deux plaques, on suspend à un fil de masse négligeable une sphère conductrice de masse M qui porte une charge positive Q.

On obtient ainsi un pendule électrostatique.

Équilibre du pendule.
La sphère est soumise à :
son poids P = Mg (vertical)
la force électrostatique F = Q.E . (horizontale)
la tension du fil T .

À l'équilibre on a : P + F + T = 0.

Si φ est l'angle d'inclinaison du pendule, on a :
tan(φ) = F / P = Q.V / D.M.g

Donnés utilisées :
g =10 N.kg⁻¹. M = 3 g. D = 10 cm. Q = 0,5 µC

Questions :

1) Déterminer la valeur de φ si V = 2200 V.

2) Que se passe-t-il si la sphère touche la plaque B ?

Réponses

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