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Chapitre 21 Systèmes électriques capacitifs
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1° STI Electronique ( Physique Appliquée ) Christian BISSIERES
http://cbissprof.free.frPage 1 sur 8 Chapitre I-5- "Les condensateurs"
CCondensateur
non polarisé CCondensateur
polarisé I u K C t (s) u (V)0 0,00
1 0,45
2 0,91
3 1,36
4 1,82
5 2,27
6 2,73
7 3,18
8 3,64
9 4,0910
4,55012345
0 2 4 6 8 10 12
t (s)u (V) AArmatures
de surface S SDiélectrique
( isolant d"épaisseur e ) BConducteurs
eChapitre I-5-
LES CONDENSATEURS
OBJECTIF - Connaître la constitution interne d"un condensateur.- Connaître les propriétés d"un condensateur ( capacité, relation courant-tension, énergie,).
- Savoir comment associer des condensateurs. - Connaître les différentes utilisations du condensateur en électronique. - Avoir les connaissances de base sur le champ électrique et la force électrostatique. I- CONSTITUTION D"UN CONDENSATEUR 1- PrésentationUn condensateur se présente en général comme un dipôle polarisé, ou non polarisé, dont
voici quelques exemples :2- Constitution
Un condensateur est constitué de deux surfaces conductrices (armatures) séparées par un isolant (diélectrique). Le contact électrique se fait sur chacune des armatures.3- Symbole
II- PROPRIÉTÉS D"UN CONDENSATEUR 1- Charge d"un condensateur à courant constant ? Montage expérimentalIl s"agit de faire circuler un courant constant
I = 1mA dans un condensateur et de relever
l"évolution de la tension :Initialement, l"interrupteur K est fermé et
à partir de l"instant t = 0, K est ouvert.
? Chronogramme u(t) et tableau de valeursObservation
: La tension augmente linéairement au cours du temps.Condensateurs chimiques
polarisés Condensateurs "polyester MKT"Condensateurs
"polypropylène MKP"Condensateurs
"céramique" Condensateurs "céramique multicouche"1° STI Electronique ( Physique Appliquée ) Christian BISSIERES
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q = C.u coulomb (C) farad (F) volt (V) -2-10120 300 600 900
t (ms)i (mA) ouvert fermé i i CCharge du condensateur
( la tension augmente ) uRemplissage du ballon
( le volume augmente ) fermé ouvert i i CDécharge du condensateur
( la tension diminue ) uVidage du ballon
( le volume diminue ) 012340 300 600 900
t (ms)u (V)2- Capacité d"un condensateur
Reprenons l"expérience de charge à courant constant :- Le condensateur reçoit une quantité d"électricité q = I.t , donc q augmente linéairement au
cours du temps. - La tension u aux bornes du condensateur augmente linéairement elle aussi, il y a donc proportionnalité entre q et u. On peut dire que q = "constante" ´ u.Définition
: La capacité C d"un condensateur est définie par la relation :Ordre de grandeur et sous-multiples
?électronique : pF (10 -12F) ; nF (10
-9 F) et mF (10 -6 F) ?électrotechnique : mF (10 -6 F) ; mF (10 -3 F) et F .Remarque
( uniquement pour la charge à courant constant ):On a Cqu= avec q = I.t donc
t. CIu= ( droite de coefficient directeur CI ). Dans l"expérience, le coeff. directeur de la droite est 0 10 055,4» 0,455 V.s
-1 et ce résultat est aussi égal àCI. Donc
455,010.1
455,0IC
3-» 2,2 mF ou C = 2200 mmmmF.
3- Relation entre courant et tension
Chargeons un condensateur avec
successivement les valeurs +I ; 0 et I ( 1mA ; 0 et -1mA ).Les figures ci-contre représentent les
chronogrammes de u(t) et i(t) : ? 0 < t < 300ms : La tension u croît linéairement, le coefficient directeur de la droite est positif : CI tu +=D D ? 300 < t < 600ms : La tension u reste constante, le coefficient directeur de la droite est donc égal à zéro : 0 C0 tu==DD ? 600 < t < 900ms : La tension u décroît linéairement, le coefficient directeur de la droite est négatif : CI tu -=D D Loi : La relation entre l"intensité du courant et la tension aux bornes d"un condensateur parfait est : tuCiDD= ou dtduCi= Le courant est responsable de la variation de tension.Remarque :
Par analogie hydraulique, on peut comparer le condensateur à un ballon extensible dont le volume augmente lors du remplissage. Le courant et la tension seront respectivement assimilés au débit de liquide et au volume du ballon : ? On peut donc estimer qu"un condensateur est un "réservoir" de tension. ? Seul un courant très élevé peut faire varier brusquement la tension aux bornes d"un condensateur. On peut donc considérer que la tension aux bornes d"un condensateur ne peut varier brusquement.1° STI Electronique ( Physique Appliquée ) Christian BISSIERES
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A B Q A Q B U AB C1 U Q
1 Q 2 A B C 2 C P Q P A B U C 1 U Q -Q A B C 2 CS Q A B
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