TPE
LE
Pacemaker
Par Julien VACHEROT, Eva REVNIC, Angela EL KASSIS et Inès ATEK
Expérience: Fonctionnement du condensateur
Pour comprendre le fonctionnement du condensateur, élément dont nous ne connaissons pas l’utilité dans le circuit électronique du pacemaker, nous avons mené à bien une expérience proposée par notre professeur de physique.
Tout d’abord, nous avons recherché la définition du condensateur sur internet. Nous avons trouvé qu’il s’agit d’un dipôle composé de deux armatures séparées par un isolant.
Nous avons monté le circuit ci-dessous :
Figure 18: Schéma 1
On ferme d’abord l’interrupteur 1. La DEL A s’allume, ce qui est étonnant car on pensait que le circuit était ouvert, comme les deux armatures du condensateur sont séparées par un isolant. Mais la diode s’éteint quasi-instantanément et ne se rallume pas lorsque l’on rouvre puis referme l’interrupteur 1.
Ensuite, on ouvre l’interrupteur 1 et on ferme l’interrupteur 2. Là aussi, surprise : la diode B s’éclaire un court instant, ce qui était pourtant encore plus improbable que la première fois : dans la boucle du circuit concernée, il n’y a pas de générateur de courant. De plus, il y a toujours le problème de la non-fermeture du circuit due au condensateur. Une fois que la DEL s’est éteinte, elle ne se rallume pas si l’on refait varier la position de l’interrupteur 2.
Si l’on remène alors notre protocole expérimental depuis le début, on réobtiendra les même observations que la première fois.
Explications
On sait qu’un morceau de métal comme les armatures du condensateur, est composé d’ions métaux positifs (Fe2+, Cu2+…) et d’électrons libres assurant la neutralité de la matière.
Figure 19: Représentation schématique d'un morceau de métal
On sait également que le passage d’un courant que le passage d’un courant dans un circuit électrique est dû à la migration d’électrons dans le sens inverse de celui du courant (de la borne - à la borne +, flèches vertes). Peut-être alors que lorsque pour la première fois, on ferme l’interrupteur 1, les électrons migrent de la borne 1 du condensateur à la borne 2 (voir ci-dessous)
Figure 20: Schéma 2
Un courant circule donc jusqu’à ce que tous les électrons libres des deux armatures du condensateur soient sur la borne 2. A ce moment-là, il n’y a plus d’électrons pouvant circuler (car il n’y a qu’un isolant entre les deux armatures) donc le courant ne passe plus. On a alors :
Figure 21: Schéma 3
La situation n’évolue pas s’y l’on rouvre et referme l’interrupteur 1 vu que les électrons ne peuvent plus bouger dans le circuit. La DEL ne s’allume donc plus.
Quand on ferme l’interrupteur 2, les électrons de l’armature 2 sont attirés par l’armature chargée positivement. Alors, ils se déplacent vers elle créant un courant dans la seconde boucle du circuit. La DEL B s’allume donc, puis s’éteint quand les deux armatures ont retrouvé leur neutralité, car ils ne sont plus attirés, donc ne bougent plus. Il n’y a donc plus de courant, on est revenu à notre circuit de départ.
Figure 22: Schéma 4
Conclusion :
Dans un circuit électrique, le condensateur peut se comporter de deux manières différentes :
-d’abord comme un récepteur, il emmagasine de l’énergie électrique,
-puis comme un générateur, il restaure l’énergie dans le circuit.