LABORATOIRE N o 3

LABORATOIRE N o 3
But :
Comparer les valeurs théoriques et expérimentales de la capacité d’un condensateur plan.
Trouver la constante diélectrique de l’acétate.
Se familiariser avec la construction et l’utilisation d’un pont de Wheatstone.
Faire du calcul d'incertitude sur les différents paramètres.
Problème :
Mesurer la capacité expérimentale d’un condensateur plan à l’aide d’un « Pont de
Wheatstone » et comparer cette valeur avec la valeur théorique. Trouver à l’aide du même
circuit la constante diélectrique de l’acétate.
Théorie :
Le condensateur est un dispositif qui emmagasine des charges et de l’énergie électrique.
La capacité du condensateur est la mesure de la charge et de l’énergie qu’il est capable
d’emmagasiner. Un des condensateurs les plus courants est le condensateur « plan »,
composé de deux « armatures » planes et parallèles.
Un pont de Wheatstone est un circuit électrique capable de mesurer avec précision des
composantes électriques telles que des résistances et des capacités. La méthode fut mise
au point par Charles Wheatstone, l’inventeur du télégraphe électrique, en 1843. Quatre
composantes sont montées de manière à former un « pont ». Trois des quatre composantes
sont connues, tandis que la quatrième doit être mesurée. La source fournira une onde
sinusoïdale de fréquence audible en courant alternatif et un multimètre sera utilisé comme
galvanomètre. Lorsque le courant sur le multimètre sera à son minimum, cela voudra dire
que le courant est pratiquement nul sur la branche du milieu et que le pont est équilibré. À
ce moment, les points A et B sont au même potentiel et la relation suivante s’applique :
C1 R1 = C2 R2
A
Schéma du circuit :
C1
R1
M
R2
C2
B
S
Questions :
a) Pourquoi faut-il éviter de toucher les deux « armatures » d’un condensateur en même
temps ?
b) Que veut dire « claquage » d’un condensateur ?
c) Que peut-on dire du potentiel d’un condensateur sans diélectrique vs le potentiel avec
diélectrique pour une même quantité de charge ?
d) Que peut-on dire de la charge d’un condensateur sans diélectrique vs la charge avec
diélectrique pour un même potentiel ?
Tableau des résultats :
Diamètre des armatures
D
D
(m)
(m)
Aire des armatures
A
2
A
(m2)
(m )
Air et acétate
Distance entre les armatures
d
d
(m)
(m)
Capacité théorique
C0
(F)
Résistance expérimentale
R1
R1
()
()
10000
Résistance expérimentale
R2
R2
()
()
C0
(F)
Air : 1 d
Air : 2 d
Acétate : 1 d
Acétate : 2 d
Air : 1 d
Air : 2 d
10000
Acétate : 1 d
10000
Acétate : 2 d
10000
Air : 1 d
Capacité expérimentale
C2
C2
(F)
(F)
2,2E-09
2E-10
Air : 2 d
2,2E-09
2E-10
Acétate : 1 d
2,2E-09
2E-10
Acétate : 2 d
2,2E-09
2E-10
Acétate : 1 d
Acétate : 2 d
Capacité expérimentale
C1
C1
(F)
(F)
Constante diélectrique théo.
Constante diélectrique exp.
k=C 1 /C 0
k=C 1 /C 2
k
k