Circuits RC et Condensateurs
Circuits RC et Condensateurs
Introduction :
Le premier condensateur ou bouteille de Leyde (1746) était
constitué d’une chaîne métallique et d’une bouteille de verre recouverte de
métal. Initialement conçus pour stocker des charges et de l’énergie électrique,
les condensateurs ont évolué et sont devenus des composants de base des
circuits électriques.
Définition et propriétés :
Définition :
Un condensateur
est constitué de deux surfaces ou armatures métalliques, en regard l’une de
l’autre, et séparées par un isolant, le diélectrique.
Charge d’un condensateur :
Que se passe-t-il si l’on connecte un condensateur à un
générateur ?
Ce dernier pompe une partie des électrons de l’armature du
condensateur reliée à sa borne positive, cette armature acquérant ainsi une
charge positive +q. le générateur
rejette ces électrons par sa borne négative et l’armature reliée à celle-ci
développe une charge –q opposée à la précédente.
On appelle charge du
condensateur la charge de son armature positive.
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Relation entre charge et tension d’un condensateur :
Le déséquilibre de charge entre les deux armatures du
condensateur est à l’origine d’une tension UC (fig.1). la relation
entre charge q et tension UC est une relation de
proportionnalité :
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q = C . UC
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Où C représente la capacité du condensateur, liée à sa
géométrie.
Plus la capacité d’un condensateur est élevée, plus la
charge qu’il peut stocker est importante.
L’unité internationale de capacité est le Farad (F), mais
peu de condensateurs ont des capacités de cet ordre (leur encombrement serait
trop grand). Les valeurs usuelles se situent plutôt dans le domaine des
microfarads (1 µF = 10-9 F).
Relation entre charge et intensité :
L’intensité du courant est liée au débit des charges. Donnée
par la formule :
i = dq/dt
Elle est positive lors de la charge et négative lors de la
décharge du condensateur.
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Energie du condensateur :
Un condensateur chargé a emmagasiné une énergie
électrique :
Cette énergie est libérée lors de la décharge du
condensateur. La puissance libérée est d’autant plus importante que la durée de
décharge est faible. C’est sur ce principe que fonctionnent notamment les
flashs des appareils photographiques.
Par ailleurs, l’énergie étant une grandeur continue, ni la
charge q, ni la tension UC aux bornes d’un condensateur ne peuvent
présenter de discontinuité au cours du temps.
Définitions clés :
Condensateur :
ensemble de deux surfaces métalliques
(armatures) en regarde l’une de l’autre et séparées par un isolant
(diélectrique).
Charge d’un condensateur :
charge de son armature positive.
Energie électrique d’un condensateur :
emmagasinée pendant la
charge, elle est libérée lors de décharge.
voir aussi : Réponse d’un circuit RC à un échelon de tension
voir aussi : Réponse d’un circuit RC à un échelon de tension