Les condensateurs

Athénée Royal de Pepinster 5 TEA
Electrotechnique
Les condensateurs
-1-
Les condensateurs
Description
Un condensateur est constitué de deux plaques conductrices (étain, cuivre,
aluminium...) appelées armatures, placées en regard l’une de l’autre, et séparées
par un isolant d’épaisseur variable appelé diélectrique. Les diélectriques les plus
utilisés sont l’air, le mica, le papier, le mylar, le plastique, le verre, etc.
Il se caractérise par sa capacité C qui est la constante de proportionnalité entre
la charge (ou quantité d’électricité) qu’il acquiert et la tension U appliquée à ses
bornes.
Symbole
Description d'un condensateur industriel
Ce type de condensateur est constitué de deux longues
feuilles d'étain ou d'aluminium, séparées par deux
longues bandes de papier. L'ensemble est enroulé et
comprimé. Les feuilles métalliques sont les armatures,
et le papier, le diélectrique. Chaque armature est
reliée à une borne. Les gros condensateurs sont
plongés dans une cuve pleine d'huile pour améliorer
l'isolement.

Athénée Royal de Pepinster 5 TEA
Electrotechnique
Les condensateurs
-2-
Capacité d’un condensateur
Q = C . U
Avec Q la quantité d’énergie emmagasinée (charge) en Coulomb (C)
Avec C la capacité du condensateur en Farad (F)
Avec U la tension aux bornes du condensateur en Volt (V)
Energie emmagasinée par un condensateur chargé
C’est l’énergie nécessaire pour charger le condensateur et que celui-ci restitue
lorsqu’il se décharge. C’est une énergie électrostatique stockée dans le
diélectrique du condensateur.
On a : 2
1 1
2 2
W C V Q V
W s’exprime en Joule.
C en Farad.
V en volt.
Capacité d'un condensateur plan
C : capacité du condensateur, exprimée en
farads,
S : surface des armatures placées en regard,
exprimée en mètres carrés,
e : épaisseur du diélectrique (isolant) qui
sépare les deux armatures, exprimée en
mètres,
0 : permittivité du vide en F/m
0
9
1
36 10
unité S.I.
r : permittivité relative du diélectrique.
e
Diélectrique
S
C =
0 .
r
. S / e

Athénée Royal de Pepinster 5 TEA
Electrotechnique
Les condensateurs
-3-
Substances
r (F/m) Ed (MV/m) Substances r (F/m)
Air 1 3,4 Papier 2,5
Bakélite 6,5 10 Verre 5,5
Mica 8 100 Quartz 4
Charge et décharge d’un condensateur
Lorsque le condensateur est relié à un générateur, il va emmagasiner une
certaine quantité de charges en fonction de sa capacité : il va se charger.
Lorsqu’un condensateur chargé est relié par un conducteur, il va libérer les
charges emmagasinées : il se décharge.
Modèle équivalent d’un Modèle équivalent d’un
condensateur déchargé condensateur chargé
électrons
+ + + + + +
_ _ _ _ _ _ _
A
B Uab U
ab
électrons
+ + + + + +
_ _ _ _ _ _ _
A
B
Uab
E
0V

Athénée Royal de Pepinster 5 TEA
Electrotechnique
Les condensateurs
-4-
Charge d’un condensateur Décharge d’un condensateur
Si on pose «  » comme constante de temps du circuit ( = RC), exprimée en
secondes.
Au bout du temps «  », le condensateur est chargé à 63 % de la valeur finale de
la tension. La courbe étant une exponentielle, la charge complète a lieu à l'infini.
Au bout d’un temps de « 5 .  », le condensateur a atteint 99 % de sa charge,
comme l’indique le schéma plus détaillé ci-dessous :
Le raisonnement identique peut s’appliquer sur la décharge du condensateur.
0
U x 0,1
U x 0,2
U x 0,3
U x 0,4
U x 0,5
U x 0,6
U x 0,7
U x 0,8
U x 0,9
U
1.R.C 2.R.C 3.R.C 4.R.C 5.R.C0 t
U
C

Athénée Royal de Pepinster 5 TEA
Electrotechnique
Les condensateurs
-5-
La tension de claquage
Outre sa capacité, un condensateur est caractérisé par sa tension de claquage,
qui mesure la différence de potentiel à partir de laquelle une étincelle se produit
entre les armatures, en générale fatale au condensateur. Cette tension, qui
dépend de la distance entre les armatures et de la nature du diélectrique,
définit le type d'application du condensateur. Attention si l'on dépasse la tension
maximal d'un condensateur polarisé chimique celui ci peut exploser.
La résistance de fuite
La résistance de fuite ou courant de fuite qui traduit le fait que le diélectrique
n'est pas toujours un isolant parfait. Lorsque le condensateur est chargé, un
léger courant peut circuler à travers le diélectrique et décharger à la longue le
condensateur (10 µF = plusieurs heures).
Valeur nominale
Capacité pour laquelle est prévu le condensateur, noté par le code des couleurs
ou directement en clair sur le condensateur.
Tension nominale ou de service
Tension notée sur le condensateur.
Si le signal est continu, c’est la tension à ne pas dépasser.
Si le signal est alternatif, c’est la tension crête à ne pas dépasser.