Condensateurs sont des appareils utilisés pour stockage de charges électriques. Il existe des condensateurs de différentes formes et capacités. Néanmoins, ils ont tous quelque chose en commun: ils sont formés par deux bornes séparées par quelques matériau diélectrique. Les condensateurs sont utilisés dans divers applications technologiques. Il nous est pratiquement impossible de trouver un circuit électronique qui ne contienne pas ce type d'appareil.
Lorsqu'il est lié à une différence de potentiel, un champ électrique forme entre ses plaques, ce qui fait que les condensateurs accumulent des charges à leurs bornes, car le diélectrique à l'intérieur rend difficile le passage des charges électriques à travers les plaques.
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Fonction condensateurs
La fonction la plus fondamentale du condensateur est celle de stocker des charges électriques à l'intérieur. Pendant les décharges, les condensateurs peuvent fournir de grandes quantités de charge électrique à un circuit.
Les condensateurs mettent peu de temps à se charger complètement, cependant, leur décharge est généralement rapide. Par conséquent, les condensateurs sont largement utilisés dans les appareils électroniques qui exigent de grandes intensités de courant électrique, comme des chaînes stéréo haute puissance.
En plus de leur fonction la plus fondamentale, les condensateurs peuvent être utilisés pour mettre en œuvre des minuteries, redresseurs de courant électrique, filtres de ligne, stabilisateurs etc.
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Types de condensateurs
Les condensateurs peuvent différer par leur forme ainsi que par leur diélectrique. Le support qui est inséré entre les plaques d'un condensateur interférer directement dans sa capacité à stocker des charges électriques. Des moyens qui présentent hauts constants électrostatique, c'est-à-dire très résistifs, sont préférés pour la mise en œuvre de condensateurs.
Découvrez quelques types de condensateurs :
Condensateurs électrolytiques : contiennent de fines couches de aluminium, impliqué dans oxyde aluminium et trempé dans des électrolytes liquides.
Condensateurs en polyester : sont un type de condensateur très compact, formé de feuilles de polyester et d'aluminium.
Condensateurs au tantale : avoir une durée de vie plus longue, être utilisé comme diélectrique ou oxyde de Tantale.
Condensateurs à huile : ils étaient les premiers types de condensateurs et, comme les condensateurs en papier, ils ont cessé d'être utilisés car ils étaient peu pratiques ou peu fiables.
Condensateurs variables : sont ceux qui ont des valves capables de contrôler la distance entre les plaques ou leur zone de contact, largement utilisés dans les appareils à valve, tels que les radios et les vieux téléviseurs
Condensateurs en céramique : réalisés en forme de disque, ils sont constitués de plaques conductrices qui enveloppent un support tel que le papier, le verre ou l'air.
Il existe différents types de condensateurs, avec des caractéristiques et des utilisations différentes.
Condensateur à plaques parallèles
Le condensateur à plaques parallèles est le type de condensateur qui présente une géométrie plus simple. Ce type est formé par une armure, faite de matériau conducteur et enfermé dans un milieu diélectrique, haute résistance électrique (comme le vide, le papier, le caoutchouc, l'huile, etc.). La figure suivante montre un schéma d'un condensateur à plaques parallèles :
Le condensateur à plaques parallèles est le plus simple des condensateurs.
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capacitance
La propriété qui mesure l'efficacité d'un condensateur dans le stockage des charges est la capacité. La capacité est un quantité physique mesuré en unités coulombiennes par volt (C/U), mieux connu sous le nom de Farad (F), d'après le physicien anglais Michael Faraday (1791-1867). On dit que 1 Farad équivaut à 1 Coulomb par Volt. La formule utilisée pour calculer la capacité est la suivante, vérifiez-la :
Ç — capacité (F)
Q — charge électrique (C)
U — tension électrique (V)
D'un point de vue pratique, la capacité indique quelle est la quantité de charges qu'un condensateur peut "tenir" pour une différence de potentiel donnée.
La capacité dépend aussi de facteurs géométrique, c'est-à-dire la distance entre les plaques du condensateur et également la surface de ces plaques. Par conséquent, pour le cas des condensateurs à plaques parallèles, nous pouvons déterminer leur capacité grâce à l'équation suivante :
ε0 — permittivité diélectrique sous vide (F/m)
LES — surface des plaques (m²)
ré — distance entre les plaques (m)
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exercices résolus
Question 1) Calculer le module de la capacité d'un condensateur à plaques parallèles de 0,005 m², espacé de 0,5 mm (0,5.10-3 m). adopter ε0 = 8,85.10-12.
a) 44,25 nF
b) 88,5 pF
c) 885 pF
d) 0,88 mF
e) 2,44 F
Modèle: Lettre B
Résolution:
Pour calculer le module de capacité de ce condensateur à plaques parallèles, nous utiliserons le données fournies par l'exercice et nous utiliserons la formule qui relie l'aire à la distance entre les plaques :
Le résultat que nous avons trouvé pour la capacité est 88.5.10-12 F. Cependant on peut utiliser le préfixe pico (p = 10-12) pour représenter cette quantité.
Question 2) Un certain condensateur est capable de stocker jusqu'à 2 µC de charge électrique lorsqu'il est connecté à une différence de potentiel de 1 mV. Déterminer la capacité de ce condensateur.
a) 2 mF
b) 1 mF
c) 0,5 nF
d) 100 pF
e) 0,1 F
Modèle: Lettre LES
Résolution:
Il est possible de calculer la capacité grâce au rapport entre la quantité de charge électrique stockée et la différence de potentiel entre ses bornes :
Le résultat indique que la capacité obtenue est de 2 mF (2.10-3 F). Par conséquent, la bonne alternative est la lettre A.
Question 3) Déterminez l'amplitude de la charge électrique stockée dans un condensateur de 0,5 mF lorsqu'il est connecté à une différence de potentiel de 200 V.
a) 1,5 µC
b) 0,2 pC
c) 0,1 µC
d) 10 nC
e) 100 mC
Modèle: Lettre ET
Résolution:
Calculons la quantité de charge électrique stockée dans ce condensateur :
D'après le calcul effectué, la quantité de charge stockée dans ce condensateur est de 100 mC (100,10-3 Ç).
Question 4) Déterminer quelle tension doit être tirée aux bornes d'un condensateur de 0,2 F, de sorte que 2 nC de charges électriques sont stockées entre leurs armatures.
a) 0,2 V
b) 2 µV
c) 200 μV
d) 1mV
e) 10 mV
Modèle: Lettre ET
Résolution:
Calculons la tension électrique établie entre les bornes du condensateur :
Selon le résultat, 10 mV sont nécessaires pour que ce condensateur puisse accumuler 2 nC de charge, donc la bonne alternative est la lettre ET.
Par moi Rafael Helerbrock
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
HELERBROCK, Rafael. "Condensateurs"; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/capacitores.htm. Consulté le 27 juin 2021.
