{"id":148,"date":"2017-12-16T21:35:06","date_gmt":"2017-12-16T20:35:06","guid":{"rendered":"http:\/\/pbelaire.free.fr\/wordpress\/?page_id=148"},"modified":"2017-12-16T21:35:06","modified_gmt":"2017-12-16T20:35:06","slug":"les-condensateurs","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/ordi-tech.fr\/index.php\/les-condensateurs\/","title":{"rendered":"Les condensateurs"},"content":{"rendered":"

Un\u00a0condensateur<\/strong>\u00a0(capacitor<\/em>, en anglais) est un\u00a0<\/span>dip\u00f4le<\/a>\u00a0constitu\u00e9 de deux\u00a0armatures conductrices<\/strong>\u00a0(plaques m\u00e9talliques planes et parall\u00e8les), s\u00e9par\u00e9es par un\u00a0di\u00e9lectrique<\/strong>, ou isolant (air, papier, mica…).<\/span>
\nSoumis \u00e0 une tension U, un condensateur poss\u00e8de\u00a0la propri\u00e9t\u00e9 de se charger et de conserver une charge \u00e9lectrique<\/strong><\/em>\u00a0Q, proportionnelle \u00e0 U. Cette \u00e9nergie est restitu\u00e9e lors de la\u00a0d\u00e9charge<\/strong>\u00a0du condensateur. Ces ph\u00e9nom\u00e8nes de charge et de d\u00e9charge ne sont pas instantan\u00e9s; ce sont des ph\u00e9nom\u00e8nes transitoires, li\u00e9s \u00e0 une dur\u00e9e.<\/span>
\nOn pourrait comparer le condensateur \u00e0 un r\u00e9servoir qui se remplit et se vide, ou \u00e0 un poumon qui se gonfle et se d\u00e9gonfle…<\/span>
\nLa\u00a0capacit\u00e9<\/strong>\u00a0du condensateur, qui s’exprime en\u00a0farads<\/strong>\u00a0(symbole F), est \u00e9gale au quotient de U (tension \u00e0 ses bornes) par Q (quantit\u00e9 d’\u00e9lectricit\u00e9).<\/span><\/p>\n

Un\u00a0farad<\/strong>\u00a0correspond au stockage d’une charge \u00e9lectrique de 1 coulomb sous une d.d.p. (diff\u00e9rence de potentiel) de 1 volt. Dans la pratique, on n’utilise que des sous-multiples du farad: milli farad (mF), microfarad (\u00b5F), nanofarad (nF).<\/span><\/p><\/blockquote>\n

 
\nAssociation de condensateurs<\/strong><\/span><\/p>\n\n\n\n
Les condensateurs, comme les r\u00e9sistances, peuvent \u00eatre\u00a0associ\u00e9s<\/strong>\u00a0en parall\u00e8le. La valeur de la capacit\u00e9 \u00e9quivalente r\u00e9sultant de cette association est la somme des condensateurs mis en parall\u00e8le.<\/span><\/td>\n\"Associations<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

\n

La cellule R-C<\/span><\/i><\/p>\n\n\n\n
\"Cellule<\/span><\/td>\nLorsqu’un condensateur C est mont\u00e9 en s\u00e9rie avec une r\u00e9sistance R, comme sur le sch\u00e9ma ci-contre, ces deux composants forment un\u00a0<\/span>dip\u00f4le<\/a>\u00a0couramment appel\u00e9\u00a0cellule RC<\/strong>.<\/span>La\u00a0constante de temps (c.t.)<\/strong>\u00a0est \u00e9gale au produit de R par C (R en ohms, C en farads, c.t. en secondes).<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Soit une pile branch\u00e9e sur une cellule RC. Le circuit \u00e9tant ferm\u00e9, le condensateur se charge \u00e0 63% (environ les deux tiers) de sa tension maximale en un temps \u00e9gal \u00e0 la constante de temps; \u00e0 pr\u00e8s de 95% de sa tension maximale en un temps \u00e9gal \u00e0 3 fois la constante de temps; \u00e0 99% de sa tension maximale en un temps \u00e9gal \u00e0 5 fois la constante de temps.<\/span>
\nCircuit ouvert, la charge initiale du condensateur est divis\u00e9e par un facteur de 2,7 au bout d’une dur\u00e9e \u00e9gale \u00e0 la c.t.; elle est tr\u00e8s voisine de z\u00e9ro au bout d’une dur\u00e9e \u00e9gale \u00e0 5 fois c.t. En d’autres termes, charge maximale et d\u00e9charge compl\u00e8te sont r\u00e9alis\u00e9es dans pratiquement le m\u00eame laps de temps.<\/span>
\nLes graphiques ci-dessous, r\u00e9alis\u00e9s \u00e0 l’aide du logiciel de simulation\u00a0PSpice<\/strong><\/em>\u00a0(disponible sur le CD-ROM), permettent de visualiser les ph\u00e9nom\u00e8nes de charge et de d\u00e9charge d’un condensateur d’une cellule R-C (courbes vertes). La valeur de la constante de temps c.t. est ici de 0,1 ms; elle est mat\u00e9rialis\u00e9e par une ligne verticale violette.<\/span><\/p>\n

<\/p>\n\n\n\n
\"Charge<\/span><\/td>\n\"D\u00e9charge<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

<\/center><\/div>\n

Voici \u00e0 pr\u00e9sent un petit exercice d’application:<\/span><\/p>\n

<\/p>\n\n\n\n\n
Le condensateur d’une cellule R-C se charge \u00e0 95% de sa tension maximale en 30 milli-secondes. Quelle est la valeur de la r\u00e9sistance R en s\u00e9rie avec C ?<\/span><\/td>\n\"cellule<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
Sachant qu’un condensateur se charge \u00e0 95% de sa valeur maximale en un temps t \u00e9gal \u00e0 3 fois la constante de temps c.t., elle-m\u00eame \u00e9gale au produit de R et C :<\/span><\/td>\n\"formules\"<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

<\/center><\/div>\n

Notez qu’il n’est pas tenu compte, dans ce calcul, de la dispersion des composants r\u00e9els, qui est souvent (presque toujours!) voisine de 5%, voire davantage.<\/span>
\nL’exercice suivant n’est gu\u00e8re plus compliqu\u00e9: sur le circuit de gauche, compos\u00e9 d’une pile de 6 V, d’une r\u00e9sistance et d’un condensateur, on a branch\u00e9 deux voltm\u00e8tres. Lorsqu’on ferme l’interrupteur SW, on obtient gr\u00e2ce \u00e0 la fonction simulation de\u00a0PSpice<\/strong><\/em>\u00a0le graphique de droite:<\/span><\/p>\n

<\/p>\n\n\n\n
\"Cellule<\/span><\/td>\n\"Charge<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

<\/center><\/div>\n

La droite rouge correspond bien entendu \u00e0 la tension de la pile, soit 6 V. La courbe verte repr\u00e9sente la charge du condensateur C. Quelle est la constante de temps c.t.? Si la r\u00e9sistance R vaut 10 k, quelle est la valeur de la capacit\u00e9 C?<\/span>
\nA partir de ce qui a \u00e9t\u00e9 vu plus haut, on trouve une c.t. \u00e9gale \u00e0 0,1 ms; \u00e0 cet instant, en effet, la tension aux bornes de C vaut environ 3,8 V, soit 63% de 6 V. Si c.t. vaut 0,1 ms, soit 10-4<\/sup>\u00a0s, et si R vaut 10 k, soit 104<\/sup>\u00a0ohm, on trouve ais\u00e9ment C, qui est \u00e9gal \u00e0 10-8<\/sup>\u00a0farad, ou 10 nF.<\/span><\/p>\n

\n

Condensateurs non polaris\u00e9s<\/span><\/i>
\nLes condensateurs c\u00e9ramique ou \u00e0 film plastique pr\u00e9sentent une grande vari\u00e9t\u00e9 de formes et de caract\u00e9ristiques.<\/span>
\nIls ont tous en commun, n\u00e9anmoins, de ne pas \u00eatre polaris\u00e9s, au contraire de leurs homologues \u00e9lectrochimiques ou au tantale. En d’autres termes, ils ne poss\u00e8dent pas un p\u00f4le \u00ab\u00a0+\u00a0\u00bb et un p\u00f4le \u00ab\u00a0-\u00ab\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"Condensateurs<\/span><\/p>\n

Trois crit\u00e8res sont \u00e0 consid\u00e9rer dans le choix d’un condensateur non polaris\u00e9:<\/span><\/p>\n