Le condensateur Cours

Le condensateur
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I Introduction
1- Définition et symbole
Un condensateur est constitué de deux conducteurs métalliques
(les armatures), séparés par un isolant (le diélectrique). Le symbole
est:
On notera qu'un circuit série comportant un
condensateur chargé est un circuit ouvert, Il ne
laisse donc pas passer un courant permanent.
2- Différence entre un condensateur et un conducteur ohmique :
Expérience : On réalise les deux expériences suivantes et on
visualise la tension aux bornes du résistor puis celle aux bornes du
condensateur.
Un condensateur est différent d’un conducteur ohmique.
Un condensateur se charge et se décharge.
On dit armature ou
plaque.
Exemple de
diélectrique : huile,
papier, mica, verre…
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II Etude
expérimentale
Charge et décharge d’un condensateur :
On réalise le montage suivant :

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Dans le cas du schéma ci-
dessus, lorsque le
commutateur est basculé
sur la position 1, le courant
circule dans le sens positif
choisi et représenté (i
diminue jusqu’à s’annuler)
et la tension aux bornes du
condensateur augmente (jusqu’à atteindre une valeur constante
E): c’est la charge du condensateur.
lorsque le commutateur est basculé sur la position 2, le courant
circule dans le sens négatif contraire au sens positif choisi
(jusqu’à s’annuler) et la tension aux bornes du condensateur
diminue (jusqu’à atteindre une valeur constante nulle): c’est la
décharge du condensateur.
III Capacité d’un
condensateur
1- Relation entre la charge q et l'intensité i du courant
électrique.
dq
idt
Cette relation est valable quel que soit le sens du courant
électrique.
Si le courant circule effectivement dans le sens positif choisi, son
intensité est comptée positivement. Si le courant circule dans le
sens contraire, son intensité est comptée négativement. L'intensité
est une grandeur algébrique.
2- Capacité d’un condensateur
On réalise le montage ci-dessous et à l’instant t=0s on ferme
l’interrupteur K et on note la tension aux bornes du
condensateur à des instants bien déterminés.

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On remplit ensuite le tableau suivant : (l’intensité du courant
électrique étant constante imposée par le générateur de
courant).
t(s)
10
20
30
40
50
60
70
UC(V)
Q= I.t (C)
On trace ensuite la courbe représentant l’évolution de la
charge q du condensateur en fonction de la tension UC entre
ses bornes.
Conclusion : La courbe représentant la fonction q=f(uc) est
linéaire donc on a :
c
q a u
Avec a : c’est la pente de la droite.
On pose a = C : c’est une grandeur caractéristique du
condensateur : la capacité du condensateur exprimée en
Farad.
c
q c u
Remarque: Le Farad est une unité représentant une très
grande capacité. On utilise couramment les sous multiples:
1mF=10-3F, 1µF=10-6F, 1nF=10-9F (nanofarad) et 1pF=10-
12F (picofarad).
3- Capacité d’un condensateur plan

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Remarque
0
r
: permittivité électrique relative du diélectrique.
IV La tension aux
bornes d’un
condensateur :
D’après la convention récepteur on représente la tension aux
bornes d’un condensateur par une flèche de
sens contraire à celui du courant électrique.
Lorsqu'un condensateur, en général associé à un
conducteur ohmique, est soumis à une tension, la
branche dans laquelle il se trouve est parcourue
par un courant transitoire d'intensité i.
On choisit arbitrairement un sens positif du courant et on
l'indique par une flèche sur le circuit.
Remarque :
c
q c u
donc
AB cq
C
uu
*
*
*C
q est en C
C est en F
u est en V
V- Énergie
emmagasinée
par un condensateur :
Ec énergie électrique emmagasinée par le condensateur.
2
*
1.*
2*
C
CC
C
E est J
E C u avec C est en F
u est en V
De même :
2
11
.
22
C C C
q
E ou E qu
C
s
Ce
Avec Ɛ : permittivité électrique absolue du diélectrique.
S : surface commune en regard des armatures.
e : épaisseur du diélectrique.