Condensateur : Caractéristiques physiques d'un condensateur

 Caractéristiques physiques d'un condensateur

Les paramètres suivants sont importants pour établir la capacité et la tension nominale d'un condensateur: surface de la plaque, séparation des plaques et constante diélectrique.

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Surface de la plaque

La capacité est directement proportionnelle à la taille physique des plaques telle que déterminée par la surface de la plaque A. Une plus grande surface de plaque produit plus de capacité et une plus petite surface de plaque produit moins de capacité. La figure 1 montre que la surface de la plaque d'un condensateur à plaque parallèle est la surface de l'une des plaques. Si les plaques sont déplacées les unes par rapport aux autres, comme illustré à la Figure 2, la zone de chevauchement détermine la surface effective de la plaque. Cette variation de la surface effective de la plaque est à la base d'un certain type de condensateur variable.

Séparation des plaques

La capacité est inversement proportionnelle à la distance entre les plaques. La séparation des plaques est désignée par d, comme illustré à la Figure 

Une plus grande séparation des plaques produit une capacité plus petite, comme illustré sur la figure

Comme indiqué précédemment, la tension de claquage est directement proportionnelle à la séparation des plaques. Plus les plaques sont séparées, plus la tension de claquage est élevée.

Constante diélectrique

Comme vous le savez, le matériau isolant entre les plaques d'un condensateur s'appelle le diélectrique. Les matériaux diélectriques ont tendance à réduire la tension entre les plaques pour une charge donnée et donc à augmenter la capacité.

Si la tension est fixe, plus de charge peut être stockée en raison de la présence d'un diélectrique que ne peut être stockée sans diélectrique. La mesure de la capacité d’un matériau à établir un champ électrique est appelée constante diélectrique ou permittivité relative, symbolisée par ε_r . (ε est la lettre grecque epsilon.) La capacité est directement proportionnelle à la constante diélectrique. La constante diélectrique d'un vide est définie comme 1 et celle de l'air est très proche de 1. Ces valeurs sont utilisées comme référence, et tous les autres matériaux ont des valeurs de er spécifiées par rapport à celle d'un vide ou de l'air. Par exemple, un matériau avec ε_r = 8 peut entraîner une capacité huit fois supérieure à celle de l'air, tous les autres facteurs étant égaux.

Le tableau répertorie plusieurs matériaux diélectriques courants et une constante diélectrique typique pour chacun. Les valeurs peuvent varier car cela dépend de la composition spécifique du matériau.

La constante diélectrique (permittivité relative) est sans dimension car il s'agit d'une mesure relative. C'est un rapport de la permittivité absolue d'un matériau, e, à la permittivité absolue d'un vide, ε₀, exprimée par la formule suivante:

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La valeur de ε₀ est : 8.85 × 10-12 F/m (farads par mètre)

Formule: Vous avez vu comment la capacité est directement liée à la surface de la plaque, A, et à la constante diélectrique, ε_r, et inversement liée à la séparation des plaques, d. Une formule exacte pour calculer la capacité en fonction de ces trois quantités est: