I - Académie d`Aix

Stage 1°STI Physique Appliquée 2002. Académie d’Aix-Marseille
I.Coup de foudre
La capacité d’un condensateur plan est donnée par la relation :
CS
e
R 0
avec 0 =
9
10.36
1
F/m , S : surface d’une armature en m2 et e épaisseur en m.
1.Modèle électrique.
a) La tension UC étant positive, représenter les charges portées par chaque armature.
b) Donner les caractéristiques (direction, sens, norme) du champ électrique existant entre les armatures
de ce condensateur plan si les effets de bord sont négligés.
2.La terre et les nuages.
Au cours d’un orage, les nuages et la terre peuvent être assimilés à un condensateur plan dont les
caractéristiques sont :
-surface des armatures : 8 km2.
-épaisseur du diélectrique : 500 m.
-diélectrique : air, R  1.
Calculer la capacité de ce condensateur.
3.Coup de foudre
Le champ électrique maximal admissible par l’air est de 3,4.106 V/m.
Lors de l’orage, les nuages et la terre se chargent ( le champ électrique augmente) et lorsque le champ atteint
la valeur maximale admissible par l’air, la foudre s’amorce entre la terre et les nuages et décharge l’ensemble.
a) Montrer que la valeur de la tension U entre les nuages et la terre, juste avant que la foudre n’apparaisse,
est égale à 1700 MV.
b)Calculer alors (juste avant que la foudre n’apparaisse) la charge du condensateur formé par les nuages et la
terre.
c)Calculer alors (juste avant que la foudre n’apparaisse) l’énergie électrostatique emmagasinée par le
condensateur formé par les nuages et la terre.
d)Calculer la puissance libérée lorsque la foudre éclate si la décharge a une durée de 10 ms.
e
S
Diélectrique
U
C
C
- - - - - -
+ + + + +
U
C
C