Montage n° 24 - Nathalie Rion

Montage n° 19
Étude expérimentale de la charge et de la décharge d'un condensateur à
travers une résistance inductive et non inductive.
Introduction
Un condensateur est un système constitué de 2 armatures conductrices en regard l’une de
l’autre et séparées par un isolant appelé diélectrique. Il est caractérisé par sa capacité en
Farad. C’est un composant couramment utilisé dans des objets divers tels que les générateurs
de tension, les stimulateurs cardiaques ou les flashs d’appareil photo. Il est donc généralement
utilisé pour stocker de l’énergie et la restituer.
Expérience pour faire tourner un moteur
C=2200 F (polarisé)
1. On charge le condensateur E=13V
2. On décharge C dans le moteur qui se
met à tourner
[Quaranta p.118]
E
V
M
Historiquement, le premier condensateur a été inventé en 1745 à Leyde en Hollande (=bouteille
de Leyde)
On va étudier, dans ce montage, le comportement du condensateur dans un circuit.
I.
Charge et décharge d’un condensateur à travers une résistance non
inductive : circuit RC
I.1 Observations
Montage avec un interrupteur. R=1 k ; C=1F ; E=5V
Charge : Modélisation sous Régressi de l’allure de la
courbe. Montrer le régime transitoire et le régime
permanent. Exponentielle.
Comparaison avec la théorie.
Décharge : visualiser uc et i à l’oscillo numérique.
Montrer que i n’est pas continu, mais que uc l’est.
E
Influence des valeurs de R et de C sur la charge et la
décharge
On fait montage avec un signal carré sans interrupteur.
f=10 Hz
pour R et C : boîte à boutons
mesure de  avec Régressi en utilisant les 3 méthodes :
1. modélisation
2. tangente à l’origine
3. méthode des 2/3
comparaison à la théorie. La méthode la + précise est la
modélisation car on utilise tous les points expérimentaux.
R
I.2
y2
R
E
y1
Conclusion : quand  augmente, le condensateur met + de
temps pour se charger et se décharger.
II.
Charge et décharge d’un condensateur à travers une résistance
inductive : circuit RLC série
On introduit une bobine dans le montage, qui est constituée d’un enroulement de n spires d’un
fil conducteur autour d’un axe.
II.1
Montage
Duffait p.54 pour les valeurs et le montage.
Signal carré
L=0,1H
C=0,01F Rvariable x10x100x1000
f0=1/(2π
Fsignal = f0/10=500 Hz
Rcritique=2
y1
E
=6324
R
y2
II.2 Etude des différents régimes
Définir les différents régimes.
Avec Régressi. On modifie la valeur de R. (attention : prendre Rtotale)
Ça fonctionne aussi sur l’oscillo.
II.3 Etude énergétique
Sur Régressi : W C et WL
III.
Application : filtrage d’une tension
Utilisé surtout dans les alimentations continues (ou dans la démodulation)
Conclusion
Comme on l’a montré dans ce montage, le condensateur permet de stocker et de restituer de
l’énergie. Attention, lorsqu’il y a des bobines dans le circuit, aux différents régimes possibles.
Parfois, l’oscillation est recherchée, parfois, non.
BIBLIO
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Bellier Dunod p.69
Duffait capes p.43 et 53
Quaranta IV p.115 et 403
Livres TS
Questions
1. Pourquoi isolant entre les 2 armatures du condensateur ? pour un condensateur
plan, C=S/e avec =0r. On met donc un diélectrique autre que l’air ou le vide, pour
augmenter la valeur de C. Pour les condensateurs de grande capacité, on augmente S
(enroulement de feuilles : cf condensateurs papier)
2. Ordre de grandeur des capacités ? le + gros : 1F (e très petit, mais attention, si on met
une grande tension, C va devenir conducteur d’où E<5V). les + gros condos sont
polarisés mais la tension d’utilisation sera faible.
3. Discontinuité de i : attention à la pointe de courant à la charge de C (i=E/R). Ces
courants très grands peuvent être destructeurs.