exercices sur le condensateur

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EXERCICES SUR LES CONDENSATEURS
EXERCICE 1
1) On charge un condensateur par un courant constant Io = 0,30 mA pendant 8s. La tension U aux bornes du
condensateur est alors de 12V. Quelle est la capacité C du condensateur en µF?
2) Le condensateur d’un flash électronique de capacité 150 µF est chargé avec une tension U de 500V. Quelle
est la valeur de la charge q portée par son armature positive ? Quelle est l’énergie E stockée par ce
condensateur ? (Eélectrique = ½ CU2 )
EXERCICE 2
Un condensateur plan a les caractéristiques suivantes : S = 350 cm² et e = 4mm.
On rappelle comment calculer la capacité d'un condensateur plan :
où - 0 est la constante électrostatique
- r est la permittivité relative du diélectrique.
ex.: air sec : r =1 ; téflon: r = 2 ; mica: r =7.
Il est chargé sous une tension U = 25 V.
1) Calculer la capacité de ce condensateur dans le cas où le diélectrique est l'air.
2) Que devient-elle si on remplace l'air par du mica ?
3) Quel est l'intensité du champ électrique qui règne alors entre ces armatures ?
4) Sachant que le champ disruptif pour le mica est de 150 MV/m qu'elle est la tension qui détruira le
condensateur ?
5) La tension de service à ne pas dépasser correspond au deux tiers de la tension destructrice. Quelle est sa
valeur ?
EXERCICE 3 : DIPOLE RC
On étudie le flash d'un appareil photographique jetable. Dans ce type d'appareil, une pile de 1,5V alimente un
oscillateur. Un transformateur élève la tension qui, après avoir été redressée, permet de charger un condensateur.
Une lampe témoin s'allume lorsque le flash est prêt à fonctionner.
La décharge du condensateur dans une lampe à éclat engendre l'éclair.
Le condensateur utilisé porte les indications suivantes: 330V; 160µF±10%.
La durée minimale séparant deux déclenchements successifs du flash est de 10s.
Pour vérifier la valeur de la capacité du condensateur, on réalise le montage schématisé ci-contre.
Le condensateur, initialement déchargé, est alimenté à travers un dipôle ohmique de résistance R=1500  par une
source idéale de tension appliquant une tension E = 12V.
A l'aide d'un ordinateur associé à une interface d'acquisition et muni d'un tableur on enregistre l'évolution de la
tension uC aux bornes du condensateur ainsi que la tension uR aux bornes du dipôle ohmique.
Ces courbes sont représentées ci-dessous :
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R
C
i
E
12V
1
0
V/ V//
C=
ϵ0.ϵr.S
e
ε0=1
36 . π. 109=8,85 . 10−12 F.m−1

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1. Indiquer, sur le schéma du montage les tensions fléchées uR et uC
2. Des tensions ur et uc , quelle est celle qui permet de suivre l'évolution du courant (intensité) dans
le circuit? Justifier la réponse.
3. Quelle est des deux courbes (a) et (b) celle qui représente uc? Justifier la réponse.
4. Indiquer, sur le schéma du montage, un branchement permettant à l'ordinateur de tracer les
courbes (a) et (b). On précisera sur les schémas les tensions effectivement mesurées ainsi que les
calculs qu'il faut demander à l'ordinateur de faire pour afficher les deux tensions souhaitées. (Les
bornes noires des voltmètres de l’interface sont reliées entre elles et à la masse.
5. Quelle relation y a t-il entre E, UR et uc ? Quelle relation y a t-il entre i et q , entre q et uc ?
6. Déterminer par la méthode de votre choix la constante de temps. En déduire la valeur de C.
7. Exprimer i(t) en fonction de E, R et C . Quelle est la valeur initiale du courant ? Au bout d’une
seconde ?
8. Tracer sur le graphe l’allure de la tension uc(t) si on remplace R par une résistance deux fois
plus faible.
9. Calculer l’énergie stockée dans le condensateur utilisé dans le flash avant l’éclair.
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0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
temps en ms
tensions en V
a
b