On appelle condensateur plan l'ensemble formé par deux conducteurs limités par deux surfaces planes et parallèles.
Supposons d'abord que les surfaces planes des armatures aient des dimensions infinies. Il est évident par raison de symétrie que le champ électrique aurait une direction perpendiculaire à ces surfaces. En outre, la densité superficielle de charge aurait la même valeur en tous les points de la surface d'une armature. Dans le cas réel, si la distance entre les armatures est petite relativement à leurs dimensions, le champ électrique et la densité de charge ne seront changés que sur les bords. Nous négligerons ces "effets de bords" en supposant :
que
le champ électrique est partout perpendiculaire aux surfaces planes des armatures. Les
lignes de champ sont donc des segments rectilignes perpendiculaires à ces surfaces.
que
la densité superficielle de charge est constante sur la face plane de chaque armature.
Nous avons représenté ci-après la coupe transverse d'un condensateur plan montrant les lignes de champ qui partent de la face plane de l'armature A chargée positivement et arrivent sur la face plane de l'armature B chargée négativement. Sur cette figure, les armatures sont des plaques, mais l'essentiel est que les faces en regard soient planes et parallèles. Il passe une ligne de champ par chaque point de l'espace compris entre les armatures et toutes ces lignes ne sont évidemment pas tracées.
La démonstration que nous allons effectuer comprend 4 parties.
a) Les quantités d'électricité réparties sur les faces planes des armatures ont des valeurs opposées : QA=-QB
b) Le champ électrique est uniforme :
c) Le champ électrique est proportionnel
à la d.d.p. entre les armatures
d)La quantité d'électricité portée par une armature est proportionnelle à la d.d.p
.
D'où