LE CONDENSATEUR

LE CONDENSATEUR
Exercice 1
On charge un condensateur avec un courant constant I0 = 0.1 mA. La valeur de la capacité vaut C = 1000 µF.
A ) Calculer la tension aux bornes du condensateur au bout de 1 mn
1 ) si le condensateur est initialement déchargé
2 ) si le condensateur a une tension initiale de 4 V
B ) La tension de claquage est de 20 V. Calculer le temps au bout duquel on obtient cette tension. On prendra les
deux hypothèses précédentes.
Exercice 2
On donne C = 15 nF.A l’aide d’une source de courant variable, on a obtenu les deux chronogrammes suivants :
Déterminer le chronogramme de l’intensité dans les deux cas. On note IM la valeur de l’intensité maximale.
Exercice 3
Un condensateur de capacité C = 20 nFest chargé par un générateur de courant :
1. Etude sur [ 0 ; t1 ]. Donner l’équation de uc en fonction du temps si à t = 0 s le condensateur est déchargé. En
déduire la valeur du coefficient directeur. Quelle sera l’allure de cette droite ?
2. A quel instant t1 a t-on uc ( t1 ) = 2 V ?
3. Tracer alors le chronogramme de uc sur [ 0 ; t1 ]
Etude sur [ t1 ; t2 ].
4. A t = t1, l’intensité est égal à -0.2 mA. Donner l’équation de la tension aux bornes du condensateur en prenant l’instant
t = t1 comme nouvelle origine des temps.
5. Au bout de combien de temps a t-on uc ( t ) = 0 V ? ( attention à l’origine des temps) . Tracer le chronogramme de uc
( t )
Exercice 4
Un condensateur de capacité C = 60 nFest chargé par un générateur de courant :
1. Etude sur [ 0 ; t1 ]. Donner l’équation de uc en fonction du temps
si à t = 0 s le condensateur est déchargé. En déduire la valeur du
coefficient directeur. Quelle sera l’allure de cette droite ?
2. A quel instant t1 a t-on uc ( t1 ) = 5 V ?
3. Tracer alors le chronogramme de uc sur [ 0 ; t1 ]
Etude sur [ t1 ; t2 ].
4. A t = t1, l’intensité est égal à -0.1 mA. Donner l’équation de la tension aux bornes du condensateur en prenant
l’instant t = t1 comme nouvelle origine des temps.
5. Au bout de combien de temps a t-on uc ( t ) = 0 V ? ( attention à l’origine des temps) . Tracer le chronogramme de
uc ( t )
t ( µs )
-UM = -2,5V
Uc ( t )
UM = 2,5 V
300 µs
t1
t2
i (t )
0.2 mA
- 0.2 mA
t ( µs )
-UM = -10 V
Uc ( t )
UM = 10 V
500 µs
1500
µs
t
Figure1
t1
t2
i (t )
0.1 mA
- 0.1 mA

Exercice 5
La capacité équivalente au dipôle AB est de 8.18 nF
Exercice 6
Un condensateur de capacité C = 0.1 µF est chargé sous une tension U = 60 V. On le relie en parallèle à un condensateur
de même capacité mais initialement déchargé
1 ) Calculer la tension qui apparaît aux bornes de l’ensemble
2 ) Faire le bilan énergétique avant et après connexion. Conclure.
Exercice 7
Un condensateur plan est constitué par deux armatures métalliques carrées A et B, parallèles de 50 cm de côté, séparées
par une épaisseur d’air e = 2 cm
1. On établit entre les armatures une tension UAB = 1000 V. Quel est le champ électrique entre les armatures ?
2. Quelle charge prend alors chaque armature ?
3. On place une plaque de mica ( r = 8 ) entre les armatures. Que devient la capacité du condensateur ?
4. Quelle est alors la charge du condensateur toujours alimenté sous 1000 V, et quelle est l’énergie
emmagasinée ?
Exercice 8
Un condensateur C1 = 1 µF a une tension initiale de 10 V. On le relie en parallèle avec un condensateur C2 = 2 µF. Le
condensateur C2 a une tension initiale de 2 V. Calculer la tension U’
commune aux deux condensateur ( utiliser le principe de la conservation de l’électricité )
Exercice 9
Calculer pour chaque dipôle AB la capacité C du condensateur équivalent
Exercice 10
Un condensateur de 4.7 µF est chargé sous 15 V. Un second condensateur de 22 µF est chargé
sous 5V. On relie les armatures de même signe.
1 ) Calculer la valeur de l’énergie stockée a départ dans chacun d ‘eux.
2 ) Calculer la valeur de la tension aux bornes de l’ensemble.
3 ) Calculer la valeur de l’énergie stockée dans chaque condensateur de cet ensemble.
4 ) Faire le bilan <de l’énergie avant et après la liaison. Conclure.
B
2C1
C1
2C1
2C1
2C1
C2
C2
2C2
4C2
2C2
2C2
A
B
B
A
C3
C3
C3
C3
C3
C3
A
C1 = 1 mF
C2 = 0.5 mF
C3 = 1 mF
C2 = 2 C1, C3 = 3C1
Déterminer C1, C2, C3
A
B
C1
C2
C3

Exercices approfondissement condensateur
Exercice supp 1
Un condensateur de capacité C = 20 nF est chargé par un générateur de courant :
1. Etude sur [ 0 ; t1 ]. Donner l’équation de uc en fonction du temps si uc ( 0 ) = -3 V. En déduire la valeur du
coefficient directeur. Quelle sera l’allure de cette droite ?
2. A quel instant t1 a t-on uc ( t1 ) = 3 V ?
3. Tracer alors le chronogramme de uc sur [ 0 ; t1 ]
Etude sur [ t1 ; t2 ].
4. A t = t1, l’intensité est égal à -0.4 mA. Donner l’équation de la tension aux bornes du condensateur en prenant
l’instant t = t1 comme nouvelle origine des temps.
5. Au bout de combien de temps a t-on uc ( t ) = - 3 V ? ( attention à l’origine des temps) . Tracer le chronogramme
de uc ( t )
6. En déduire ensuite le chronogramme de uc sur [ t2 ; t 3 ]
Exercice supp 2
On donne C = 30 nF. A l’aide d’une source de courant variable, on a obtenu le chronogramme suivant :
Déterminer le chronogramme de l’intensité dans les deux cas. On note IM la valeur de l’intensité maximale.
Exercice supp 3 :
1. Déterminer Ceq AB
2. Quelle valeur faut-il rajouter en série avec Ceq AB pour obtenir
Ceq Totale = 3mF ?
t1
t2
i (t )
0.4 mA
- 0.4 mA
t
Figure1
t3
t ( µs )
-UM = -15 V
uc ( t )
UM = 15 V
(
200 µs
500 µs
700 µs
1mF
2mF
2 mF
0,67mF
1mF
1mF
A
B