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Charge d’un condensateur à courant constant
capacité du condensateur
1GMSa
Objectifs : Tracer la caractéristique uc(t) d’un condensateur lorsqu’il est chargé par un courant
constant I, et en déduire la définition et la valeur de la capacité C du condensateur.
Pour générer le courant constant, on utilise un montage à base d’ALI (amplificateur linéaire
intégré). La relation I = E/R entre la tension E et la résistance R donne l’intensité I du courant
de charge du condensateur. Le montage n’est pas à connaître.
I
A
uc
C
+
-
A
B
R
ALI
E
R = 24 kC = 4700 µF
1.
Rappel
Rappeler la relation reliant l’intensité I du courant et la charge électrique Q en fonction
du temps t.
2.
Mesures
a.
Repérer sur la maquette fournie les deux bornes A et B entre lesquelles
seront branchés l’ampèremètre et le condensateur C. Repérer aussi les bornes
entre lesquelles sera branchée la tension E.
b.
Représenter sur le schéma ci-dessus les noms des bornes de
l’ampèremètre et ajouter un voltmètre permettant de relever uc puis un voltmètre
permettant de régler la valeur de la tension E du générateur.
c.
Câbler le montage et le faire vérifier.
ATTENTION A NE PAS INVERSER LES BORNES + ET - DU CONDENSATEUR.
d.
Régler E = 3 V à l’aide du voltmètre. Mettre sous tension le circuit.
Pendant quelques secondes, relier par un fil les deux bornes du condensateur
pour le décharger.
e.
Dès que le fil qui court-circuite le condensateur est enlevé, relever la valeur
de uc toutes les 10 secondes. Remplir le tableau suivant :
E1 = 3 V ;
I1 =
t (s)
uc (V)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
f.
Refaire les opérations du d. et du e. pour E = 6 V puis E = 9 V. Remplir les
tableaux suivants :
t (s)
uc (V)
t (s)
c (V)
3.
0
0
10
10
20
20
30
E2 = 6 V ;
40 50 60
I2 =
70 80
90
100
30
E3 = 9 V ;
40 50 60
I3 =
70 80
90
100
110
110
120
120
Conclusions
a.
Tracer sur un même graphe les 3 caractéristiques uc = f(t).
b.
Ecrire les équations des droites obtenues sous la forme uc = k.t. En
déduire k1, k2 et k3.
c.
I1 =
k1 =
I1/k1 =
Remplir le tableau suivant :
I2 =
k2 =
I2/k2 =
I3 =
k3 =
I3/k3 =
d.
Que constate t-on pour la dernière ligne ? Cette constante qui ne dépend
pas du courant I est appelée la capacité du condensateur et est notée C. Elle
s’exprime en farads (F). Comparer la valeur obtenue avec celle écrire sur le
condensateur.
e.
A partir de la réponse à la partie rappel montrer que l’on a la relation :
Q = C.Uc
f.
Compléter la phrase suivante :
La capacité ____ du condensateur représente le nombre de charges
électriques ____ qu’il condense sur ses armatures lorsqu’il est soumis à
une tension _____.