On ferme le circuit électrique à l’instant t = 0.

1. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur Clic Diapositive suivante : Un condensateur C est placé en série avec une résistance R i (t) A V uAB (t) C + B E R - A On ferme le circuit électrique à l’instant t = 0. Le condensateur se charge dans le circuit électrique.

2. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur i (t) A V uAB (t) C + B E R - A Clic Diapositive suivante : • L’ampèremètre montre la présence d’un courant électrique i (t) dans le circuit. • L’intensité i (t) décroit jusqu’à s’annuler. • Le voltmètre détecte une tension uAB (t) aux bornes du condensateur qui se charge. • Cette tension uAB (t)croit jusqu’à atteindre la valeur E

3. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur i (t) A V uAB (t) C + B E R - A Clic Diapositive suivante : Existe-t-il une relation entre i (t) et uAB (t) ?

4. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur i (t) A V uAB (t) C + B E R - A Clic Diapositive suivante : Un document précédent a illustré la relation vraie à tout instant : Ri (t) + uAB (t) = E Ainsi i (t) =

5. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur i (t) A V uAB (t) C + B E R - A Clic Diapositive suivante : • A la fermeture du circuit, le condensateur n’est pas encore chargé • uAB (0) = 0 V • i (0) = • Lorsque le condensateur est chargé, l’intensité du courant électrique devient nulle • i () = 0 • uAB () = E

6. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur i (t) A V uAB (t) C + B E R - A Clic Diapositive suivante : Quelle est la signification microscopique de la charge d’un condensateur ?

7. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur Clic Diapositive suivante : Les armatures A et B du condensateur sont métalliques : des électrons sont libres de se déplacer entre les ions . A S Les fils de jonction et la résistance (par exemple un filament d’ampoule électrique) sont aussi constitués d’ions fixes et d’électrons de conduction libres de se mouvoir. B Le générateur de courant continu permet le mouvement d’ensemble des électrons quand le circuit est fermé.

8. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur Clic Diapositive suivante : Les jauges ci-dessous représentent : les charges positives (en rouge) de l’ensemble des ions de chaque armature A ou B; A S les charges négatives (en bleu) de l’ensemble des électrons de chaque armature A ou B. B Avant de fermer l’interrupteur, chaque armature est électriquement neutre.

9. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur Clic Diapositive suivante : La jauge suivante indique le nombre d’électrons qui traversera une section quelconque S du conducteur quand le circuit se ferme. A S B

10. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur Clic Diapositive suivante : Le circuit est fermé à l’instant t = 0. Le générateur met en mouvement les électrons, de A vers B à l’extérieur du condensateur. A S Les électrons qui quittent l’armature A sont représentées par . B Les électrons qui arrivent sur l’armature B sont aussi représentés par . Les électrons qui traversent la section S sont représentés par . Que constate-t-on ?

11. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur Clic Diapositive suivante : Le circuit est fermé à l’instant t = 0. Pendant la même durée t, le nombre d’électrons N qui quittent A, … A S est égal au nombre N d’électrons qui traversent la section S… B lui même égal au nombre N d’électrons qui arrivent en B.

12. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur A S B Clic Diapositive suivante : Le circuit est fermé à l’instant t = 0. La charge électrique qui traverse S pendant la durée t est égale à Ne Pendant ce temps : La charge électrique qui quitte A est égale à Ne. La charge électrique qui arrive en B est égale à Ne.

13. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur A S B Clic Diapositive suivante : La charge électrique qui traverse S pendant la durée t est égale à Ne Pendant ce temps : L’armature A présente un déficit d’électrons : elle est chargée positivement L’armature B présente un excès d’électrons : elle est chargée négativement

14. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur A S B Clic Diapositive suivante : La charge électrique qui traverse S pendant la durée t est égale à Ne A cet instant t : La charge portée par A est + Ne La charge portée par B est - Ne Ainsi lors de la charge du condensateur, des électrons quittent l’armature A et d’autres électrons, en même nombre, arrivent en B. A tout instant les charges portées par A et B sont égales en valeur absolue.

15. Interprétation microscopique de la charge d’un condensateur qA i (t) A uAB (t) C + qB B E R.i (t) R - Au niveau macroscopique, on note l’apparition d’une tension électrique entre A et B. Cette tension est due à une différence d’état électrique entre A et B. Cette différence s’explique par la présence de charges électriques qA et qB sur chaque armature Compte tenu des polarités du générateur, qA > 0 et qB = -qA L’animation précédente a montré que la charge q (t) qui traverse une section quelconque du conducteur pendant la durée t, est égale à la charge qA (t) portée par l’armature A à l’instant t. Existe-t-il une relation entre qA (t) et uAB (t) ?