Décharger un côté d'un condensateur?

Ce que je demande, c'est s'il est possible de décharger un côté d'un condensateur. J'ai trouvé une question à ce sujet, mais j'ai également trouvé les réponses un peu floues ou discutables. J'imagine que si vous le faisiez, vous auriez besoin d'y mettre de l'énergie, car vous enlevez la charge d'un côté du condensateur et créez de l'énergie potentielle électrique. Cela pourrait-il être fait si vous connectiez les extrémités positive et négative d'une batterie à un côté négatif et positif de deux condensateurs? Cela pourrait-il provoquer la panne des condensateurs?

capacitor power-electronics capacitor-charging

— À M
source

Je pense que vous demandez "Et si je commençais avec un condensateur où il y avait

10^{20}

$10^{20}$ excès d'électrons sur la plaque négative qui y ont été déplacés de la plaque positive (qui a maintenant

10^{20}

$10^{20}$ trop peu d'électrons), puis a décidé de supprimer l'excès

10^{20}

$10^{20}$ électrons [comme par magie] de sorte que la plaque négative était neutre tandis que le côté positif manquait encore ceux

10^{20}

$10^{20}$ électrons qui ont été retirés plus tôt? "Est-ce à ce sujet?

— jonk

La charge "sur" un condensateur est la moitié de la différence de charge entre les deux plaques. "Décharger un côté" ressemble à une manière naïve de dire simplement "le décharger à mi-chemin".

— user253751

Quel est le son d'une main qui applaudit?

— Dave Tweed

Très drôle, mais j'ai déjà une bonne réponse.

— Tom

Oof. C'est comme la question: "Où puis-je obtenir un aimant avec un seul pôle?" et me fait craindre que le demandeur se penche sur l'énergie libre ...

— Adam Davis

Réponses:

Il est physiquement possible qu'il y ait plus d'électrons d'un côté d'un condensateur sans qu'il y ait un nombre correspondant de trous (absences d'électrons) de l'autre côté. En fait, la configuration que vous proposez de deux condensateurs et d'une batterie ferait cela - mais d'une très, très petite quantité - à peu près la même quantité que si vous coupiez un seul condensateur en deux et étaliez les plaques aux mêmes endroits, puis connectiez la batterie.

Cet effet, qui s'applique à tout conducteur, et pas seulement aux plaques de condensateur, est appelé auto-capacité , par opposition à capacité mutuelle . Elle est définie de la même manière que la capacité,

C = \frac{q}{V}

$C = \frac{q}{V}$

- mais il est immensément plus petit pour une taille physique donnée. La quantité de charge que 1,5 volt - ou 9 volts ou 240 volts - peut pousser dans un tel condensateur est si faible qu'elle a un effet négligeable dans les circuits typiques - nous ne prenons pas la peine d'y penser.

(Il est également vrai qu'il existe une certaine capacité (mutuelle) entre les extrémités non connectées des deux condensateurs. Chaque paire de conducteurs est un condensateur, mais ils sont généralement mauvais avec une petite zone et une grande séparation des plaques! Les deux auto- La capacité et la capacité mutuelle contribuent à la quantité de charge que vous pouvez insérer dans un conducteur pour une tension donnée.)

Dans les systèmes électrostatiques fonctionnant avec des kilovolts et plus, les effets de la capacité propre peuvent devenir importants. Si vous marchez sur un tapis et touchez un circuit intégré CMOS, en le détruisant, quelle était la source immédiate d'énergie à la décharge? C'était votre corps qui avait une charge nette positive ou négative. L'accusation adverse a été laissée sur le tapis. La capacité propre est le rapport entre cette quantité de charge transportée et la tension entre vous et le tapis. (D'où venait la grande tension? Séparer les "plaques". D'où venait le transfert de charge initial? L'effet triboélectrique. )

Un exemple physique d'un condensateur «chargé d'un seul côté» est un générateur électrostatique Van de Graaff. La sphère sur le dessus est une plaque; tout l'environnement, y compris la Terre (en supposant que le générateur est mis à la terre, comme il le serait habituellement) est l'autre, mais la Terre est tellement plus grande que le déséquilibre de charge est insignifiant pour elle mais très important pour la sphère.

— Kevin Reid
source

Cela a du sens. Si vous vouliez maximiser la charge d'un côté, voudriez-vous utiliser un condensateur avec la tension la plus élevée possible?

— Tom

@Tom Oui, si la tension maximale est atteinte, le diélectrique tombe en panne et l'autre côté du condensateur se charge également .

— Kevin Reid

Non.

La charge sur un condensateur est définie par la différence de tension entre les deux plaques, la géométrie des plaques et les propriétés chimiques du diélectrique.

C'est .. la charge est entre les plaques, à travers le diélectrique, pas sur les plaques.

Vous devez comprendre que c'est la présence ou l'absence d'électrons sur une plaque qui repousse ou attire les électrons sur l'autre plaque. Vous ne pouvez pas changer l'un sans changer l'autre.

En tant que tel, le concept de suppression de charge d'une plaque est incorrect.

Si vous retirez les électrons du côté négatif du condensateur, la tension aux plaques chuterait, tout comme la charge dans l'ensemble du condensateur, et pas seulement de ce côté du condensateur.

En fait, la seule façon d'éliminer les électrons est de changer la tension appliquée aux bornes du condensateur. Nous avons donc simplement tourné en rond. C'est bien sûr ce que nous faisons tout le temps lorsque nous déchargeons un condensateur, nous lui appliquons zéro volt.

ÉDITER

Il y a une façon de réaliser ce que vous proposez et c'est d'utiliser des plaques réelles dans une configuration de condensateur. Chargez-les puis déconnectez-les de la source, puis séparez les plaques. Les deux plaques seraient toujours "chargées". Vous pouvez ensuite décharger l'un d'eux au sol, puis les remettre ensemble. Vous auriez alors un condensateur déséquilibré. Bien sûr, dès que vous le connectez à quelque chose, il essaie immédiatement de se rééquilibrer.

— Trevor_G
source

Je vois. Pourtant, si vous retiriez les électrons du côté chargé négativement, ne vous retrouveriez-vous pas efficacement avec une plaque / surface neutre de ce côté et une plaque chargée positivement de l'autre côté? (Pour un condensateur à plaques parallèles).

— Tom

@À M. Non, vous devez comprendre que c'est la présence ou l'absence d'électrons sur une plaque qui repousse ou attire les électrons sur l'autre plaque. Vous ne pouvez pas changer l'un sans changer l'autre.

— Trevor_G

"si vous retirez les électrons du côté chargé négativement ..." Comment proposez-vous exactement cela? L'ensemble du condensateur doit rester électriquement neutre. Et si vous accomplissiez cela, ce que vous feriez serait de charger positivement le condensateur dans son ensemble par rapport au reste de l'univers (ou partout où vous avez choisi de mettre les électrons que vous avez emportés).

— Dave Tweed

@DaveTweed c'est le paragraphe suivant ..

— Trevor_G

Trevor, votre réponse est un peu trop vague pour moi. Une fois que vous commencez à déplacer les plaques les unes par rapport aux autres, vous travaillez sur le système, qui brouille simplement les eaux.

— Dave Tweed

La décharge du condensateur est un processus de réduction de la charge stockée dans le condensateur. Ce sera une opération relative du composant lui-même et non quelque chose que vous ferez à un seul fil du condensateur.

— Michael Karas
source