Chapitre 5 : Condensateurs

Les condensateurs Présentation Charge et décharge du condensateur Modèle du circuit RC série Temps caractéristique PHYSIQUE-CHIMIE Terminale Enseignement de spécialité

Terminale S TP de physique : charge d’un condensateur à

Terminale S TP de physique : charge d’un condensateur à courant constant I But du TP Déterminer la relation entre la tension U aux bornes d’un condensateur et la charge q portée par une de ses armatures à une date donnée II Rappels ou introduction : le dipôle condensateur

Cours Terminale - Condensateurs (RC)

Q : charge du condensateur (C) Uc: tension aux bornes du condensateur (V) C capacité du condensateur (F) 1 5 Relation tension-intensité aux bornes du condensateur Pour un condensateur : = = × =× = × 2 Energie emmagasinée par le condensateur Pendant la charge, le condensateur emmagasine de l’énergie qu’il peut restituer dans un

2 Charge d’un condensateur à travers une résistance

La courbe de charge d'un condensateur est une exponentielle Quand, la ddp uC ne varie plus, le condensateur est chargé V Charge du condensateur 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 01 23 45 6 τ (s) Pourcentage de la tension d'alimentation E UC t It C UC =+()0

Chapitre 6 : Le dipôle RC

Terminale S Physique – Partie C – Chapitre 6 : Le dipôle RC Page 2 sur 5 2 Le dipôle RC 2 1 Réponse d’un circuit RC à un échelon montant de tension : charge du condensateur 2 1 1 Montage expérimentale On envisage un dipôle RC, c’est-à-dire l’association en série d’un conducteur

Chapitre 5 : Condensateurs

sur l'armature 2 du condensateur On a évidemment: Q 1 = Q 2 La présence des charges est indiquée par l’existence d’une tension U aux bornes du condensateur L’impulsion de courant s’arrête dès que U=U 0: aucun courant ne circule plus dans le circuit On dit alors que l’on a chargé le condensateur, sa « charge » vaut Q Q Q 1 2

TP de physique n°6 - legtuxorg

TP de physique n°7 charge et décharge d'un condensateur Terminale I CHARGE ET DECHARGE D'UN CONDENSATEUR SOUS UNE TENSION CONSTANTE 1) Montage ATTENTION: Le condensateur est polarisé, il faut le branché dans le bon sens A-mètre sur le calibre 2 mA continu et branché dans le bon sens

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Corrigé du TP N° 5 de Physique : Etude de la charge et la

Corrigé du TP N° 5 de Physique : Etude de la charge et la décharge du condensateur I Acquisition informatique de la charge d’un condensateur 1) 2) Lorsqu’on bascule l’interrupteur en position 1 (charge du condensateur), la tension aux bornes du condensateur augmente

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Condensateur

non polarisé C

Condensateur

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

4,55

012345

0 2 4 6 8 10 12

t (s)u (V) A

Armatures

de surface S S

Diélectrique

( isolant d"épaisseur e ) B

Conducteurs

Chapitre 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- Présentation

Un 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 expérimental

Il 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 valeurs

Observation

: La tension augmente linéairement au cours du temps.

Condensateurs chimiques

polarisés Condensateurs "polyester MKT"

Condensateurs

"polypropylène MKP"

Condensateurs

"céramique" Condensateurs "céramique multicouche"

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q = C.u coulomb (C) farad (F) volt (V) -2-1012

0 300 600 900

t (ms)i (mA) ouvert fermé i i C

Charge du condensateur

( la tension augmente ) u

Remplissage du ballon

( le volume augmente ) fermé ouvert i i C

Décharge du condensateur

( la tension diminue ) u

Vidage du ballon

( le volume diminue ) 01234

0 300 600 900

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 -12

F) ; 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 à

CI. Donc

455,010.1

455,0IC

» 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.

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A B Q A Q B U AB C

1 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 C

S Q A B

Uquotesdbs_dbs4.pdfusesText_8

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Condensateur

Condensateur

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

012345

0 2 4 6 8 10 12

Armatures

Diélectrique

Conducteurs

Chapitre I-5-

LES CONDENSATEURS

2- Constitution

3- Symbole

Il s"agit de faire circuler un courant constant

I = 1mA dans un condensateur et de relever

Initialement, l"interrupteur K est fermé et

à partir de l"instant t = 0, K est ouvert.

Observation

Condensateurs chimiques

Condensateurs

Condensateurs

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0 300 600 900

Charge du condensateur

Remplissage du ballon

Décharge du condensateur

Vidage du ballon

0 300 600 900

2- Capacité d"un condensateur

Définition

Ordre de grandeur et sous-multiples

F) ; nF (10

Remarque

On a Cqu= avec q = I.t donc

» 0,455 V.s

CI. Donc

455,010.1

455,0IC

» 2,2 mF ou C = 2200 mmmmF.

3- Relation entre courant et tension

Chargeons un condensateur avec

Les figures ci-contre représentent les

Remarque :

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1 U Q

S Q A B