condensateur : Principe et propriétés

Principe et propriétés

Un condensateur est un élément passif conçu pour stocker de l'énergie dans son champ électrique. Outre les résistances, les condensateurs sont les composants électriques les plus courants. Les condensateurs sont largement utilisés dans l'électronique, les communications, les ordinateurs et les systèmes d'alimentation. Par exemple, ils sont utilisés dans les circuits d'accord des récepteurs radio et comme éléments de mémoire dynamique dans les systèmes informatiques.

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Construction de base

Dans sa forme la plus simple, un condensateur est un dispositif électrique qui stocke la charge électrique et est constitué de deux plaques conductrices parallèles séparées par un matériau isolant appelé diélectrique. Les fils de connexion sont fixés aux plaques parallèles. Un condensateur de base est illustré à la Figure : 

Dans de nombreuses applications pratiques, les plaques peuvent être une feuille d'aluminium tandis que le diélectrique peut être de l'air, de la céramique, du papier ou du mica. 

Comment un condensateur stocke la charge

À l'état neutre, les deux plaques d'un condensateur ont un nombre égal d'électrons libres, comme indiqué sur la Figure: 

Lorsque le condensateur est connecté à une source de tension via une résistance, comme indiqué sur la Figure: 

les électrons (charge négative) sont retirés de la plaque A, et un nombre égal est déposé sur la plaque B. À mesure que la plaque A perd des électrons et la plaque B gagne des électrons, la plaque A devient positive par rapport à la plaque B. Pendant ce processus de charge, les électrons ne circulent qu'à travers les fils de connexion. Aucun électrons ne traverse le diélectrique du condensateur car il s'agit d'un isolant; cependant, le diélectrique se polarise. 

Le mouvement des électrons cesse lorsque la tension aux bornes du condensateur est égale à la tension de la source, comme indiqué dans la Figure: 

Si le condensateur est déconnecté de la source, il conserve la charge stockée pendant une longue période (la durée dépend du type de condensateur) et a toujours la tension à travers lui, comme illustré à la Figure

Un condensateur chargé peut agir comme une batterie temporaire

Capacitance d'un condensateur

La quantité de charge qu’un condensateur peut stocker par unité de tension sur ses plaques est sa capacité, désignée C. Autrement dit, la capacité est une mesure de la capacité d’un condensateur à stocker la charge. Plus un condensateur peut stocker de charge par unité de tension, plus sa capacité est élevée, comme exprimé par la formule suivante: 

Equation 1  

où C est la capacité, Q est la charge et V est la tension. En réorganisant les termes de l'équation 1, vous pouvez obtenir deux autres formules: 

Equation 2 

Equation 3 

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L'unité de capacité

L'unité de capacité Le farad (F) est l'unité de base de la capacité. Rappelons que le coulomb (C) est l'unité de charge électrique.

1F est la quantité de capacité lorsque 1C (un coulomb) de charge est stocké avec 1V (un volt) à travers les plaques.

La plupart des condensateurs utilisés dans le travail électronique ont des valeurs de capacité spécifiées en microfarads (mF) et picofarads (pF). Un microfarad est un millionième d'un farad (1 mF = 1 * 10-6 F), et un picofarad est un billionième d'un farad