Fonction

Mesure absolue (c’est-à-dire rapportée à des mesures de longueurs, masses et temps) d’une différence de potentiel (ou d’une charge).

 

Description

Principe

La force f qui s’exerce entre les deux armatures d’un condensateur plan de capacité C auxquels on applique une différence de potentiel V et que sépare une distance x a pour expression

avec

S étant l’aire de la surface commune aux deux armatures (région de champ uniforme à l’intérieur d’un anneau de garde). On équilibre la force f à l’aide du poids mg d’une masse marquée m placée sur le plateau d’une balance.

La condition d’équilibre peut s’écrire :

Le terme entre parenthèses contient des facteurs connus dont la mesure absolue est faite une fois pour toutes : c’est une constante d’appareil; en fait, l’intensité g de la pesanteur varie avec le lieu mais pratiquement pas avec le temps et on sait en faire une mesure absolue. Finalement, la différence de potentiel V se déduira de deux mesures : m et x .

Réalisation

L’armature (ou plateau) A est suspendue à l’extrémité du fléau d’une balance; pour simplifier on a représenté sur la figure une simple balance mais il s’agit en réalité d’une balance Roberval qui évite les oscillations. L’armature supérieure A est entourée d’un anneau de garde G. Pour d’évidentes raisons de sécurité A, G, la balance et l’opérateur sont au potentiel zéro (la «terre»).

C’est l’armature inférieure B qui sera portée au potentiel V; elle doit donc être supportée par une tige isolante T munie d’une crémaillère C, dont le mouvement vertical permettant de faire varier x est assuré par la rotation d’un bouton D.

Mesures

L’équilibre f = mg étant instable, l’appareil est construit de telle sorte que le fléau de la balance ne peut se déplacer qu’entre deux butées rapprochées b et b’. On procède ainsi : l’armature B étant assez basse (x grand, f faible), on place une masse marquée m sur le plateau de droite de la balance , mg étant supérieur à f; le fléau vient alors reposer sur la butée inférieure b’. On relève alors lentement l’armature B (x décroît, f croît) et, pour la valeur x cherchée qui correspond à l’équilibre instable et qu’on lira sur une échelle graduée, le fléau quitte la butée b’ et vient reposer sur la butée b. Le potentiel V est calculé avec ces valeurs m et x; puis ayant une première valeur de V un calcul d’erreurs permet de choisir une valeur de m mieux adaptée, c’est-à-dire qui permet d’obtenir une valeur plus précise de V.

 

 

 

 

 

 

 

Informations supplémentaires