PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DES CONDENSATEURS A LAME DIÉLECTRIQUE

125. — Variation de capacité d'un condensateur sans mouvement des armatures. — Efforts mécaniques exercés SLR LE DIÉLECTRIQUE. — Si entre les armatures d'un condensateur plan à lame d'air, on introduit une lame en métal moins épaisse que Tintervalle qui les sépare, ou une lame isolante d'une épaisseur quelconque, on augmente dans les deux cas la capacité du condensateur d'une quantité qu'il est facile de calculer en s'appuyant sur les principes développés dans ce chapitre. Si le condensateur est chargé d'avance d'une quantité Q d'électricité et qu'il soit isolé dans l'espace, la charge qu'il contient ne peut varier, et son énergie potentielle, avant l'introduction de la plaque additionnelle entre les deux armatures, a pour valeur, en désignant sa capacité initiale par Co

Après l'introduction de la lame métallique ou isolante entre les deux armatures, la capacité prend une nouvelle valeur Ci, plus grande que Co, et l'énergie potentielle du condensateur devient

de sorte que l'énergie potentielle a diminué d'une quantité

■CUAPITRE TROISIÈME 133

En vertu du principe de la conservation de Ténergie, cette quantité d'énergie Wo — Wi qui semble disparue, doit se retrouver ailleurs. Or elle ne peut se retrouver sous forme d'énergie potentielle électrique, ni dans la lame métallique dont les deux faces sont toujours au même potentiel et ne peuvent par conséquent donner lieu à aucun travail électrique ; ni dans le diélectrique, qui étaût isolant, ne permet à aucun courant de se produire pendant que le potentiel de ses deux faces varie, par suite de son introduction entre les armatures du condensateur.

Cette quantité d'énergie, Wo — W, ne peut donc disparaître qu'à la condition de se transformer en travail mécanique extérieur qui est évidemment appliqué à la lame pendant son introduction dans l'intervalle des armatures. Cette lame est donc attirée, et lattraction est d'autant plus grande, que la variation de capacité correspondante à un enfoncement déterminé, est plus considérable ; * c*est-à-dire que l'épaisseur de la lame est plus grande.

Si les deux armatures du condensateur, au lieu d'être séparées par de l'air étaient plongées dans un liquide isolant, l'introduction d'une lame métallique entre elles augmenterait encore la capacité, mais il n'en serait pas nécessairement ainsi avec une lame isolante. Car si cette dernière était faite d'une substance dont le pouvoir inducteur spécifique fût plus petit que celui du liquide, son introduction aurait au contraire pour effet une diminution de la capacité^ puisqu'une certaine épaisseur de la lame liquide serait remplacée dans ce cas par une épaisseur égale d'un corps doué d'un pouvoir inducteur moindre. Les raisonnements que nous venons d'exposer, montrent que dans ce dernier cas, les armatures du condensateur plongées dans le liquide exerceraient sur la lame métallique une action attractive, tandis qu'elles exerceraient au contraire sur la lame isolante une action attractive, nulle ou répulsive suivant que le pouvoir inducteur spécifique de la substance de cette lame serait supérieur, égal ou inférieur à celui du liquide.

126. — Si au lieu d'être chargées d'une quantité constante d'électricité, les deux armatures étaient maintenues à un potentiel constant

au moyen d'une source d'électricité, le travail moteur produit sur la lame métallique ou isolante pendant son introduction, aurait pour expression

W = -5-(C»-Co)

et en môme temps Ténergie potentielle du conducteur augmenterait d'une quantité précisément égale ; de sorte que le réservoir fournirait en réalité une quantité d'énergie égale à

V^Q-Co).

L'accroissement de capacité, étant proportionnel à la quantité dont la lame pénètre dans l'intervalle des armatures du condensateur, on voit que le travail mécanique produit est proportionnel à cette même quantité, et que par conséquent l'effort appliqué à la lame dans 'la direction du mouvement est constant. Le principe de la conservation de l'énergie nous apprend que la différence de potentiel des deux armatures doit nécessairement diminuer, mais il ne nous apprend rien sur les causes physiques de cette diminution; ou en d'autres termes quels sont les phénomènes électriques qui la produisent. Nous devons donc, en nous appuyant sur les lois que nous connaissons, chercher comment elle s'accomplit. Pour cela remarquons d'abord que l'existence d'un travail mécanique, accompli par la lame diélectrique, entraîne nécessairement l'existence d'une force qui lui est appliquée, et que l'existence de cette force, due aux armatures, ne peut s'expliquer que si la lame diélectrique est elle-même électrisée par induction. Mais cette électrisation ne peut se produire, comme nous venons de le dire plus haut, de la môme manière que dans un corps conducteur, puisque le diélectrique étant absolument isolant, aucun déplacement d'électricité ne peut se produire à son intérieur. On est donc forcé d'admettre que les diélectriques sont capables de s'électriser, mais d'une façon toute particulière, et nous verrons plus tard en étudiant les corps magnétiques, que les phénomènes qu'ils présentent, alors qu'on les place dans un champ magnétique, ont une grande analogie avec ceux des corps diélectriques mis en présence de corps électrisés.