Condensateur

On considére un pendule constitué d'une sphére suspendue par un fil isolant.  On approche un morceau de verre frotté:

  • Dans un premier temps, on"charge" négativement le disque 1 (rajout d'électrons). L'aiguille augmente.

  • Dans un second temps, on rapproche très prés le disque 2, relié à la masse. L'aiguille diminue.

Quelques charges sont passées du disque 1 au disque 2: mais celles-ci ne restent pas sur le disque 2 et un grand nombre parte vers la terre (influence). Du coup, le disque 2 se trouvent en manque de charges négatives ... et devient positif. Il attire alors encore plus de charges négatives du disque 1. Puis un équilibre s'installe.

Le composant électrique appelé CONDENSATEUR est un dipole polarisé, dont la principale caractéristique est de stocker une plus ou moins grande "capacité" de courant électrique:

  • Plus la valeur du condensateur est grande, plus la capacité de stockage de courant est forte.

  • L'unité de capacité est le FARAD, symbole F.

  • Elle se mesure avec un CAPACIMETRE.

Le symbole normalisé est 2 traits parralélles (forme des disques). En pratique, la valeur de la capacité est marquée en clair.

Pour étudier la charge et la décharge d'un condensateur, des mesures de tension et d'intensité sont effectuées en continu dans le temps (enregistrement):

  • Charge: générateur à courant continu (position K1).

  • Décharge: court-circuit du condensateur (position K2).

Les mesures doivent être trés précises, les valeurs étant faibles et variants rapidement dans le temps.

Les mesures de la tension (V) et de l'intensité (I) sont enregistrées dans le temps:

  • Charge: à la fermeture de K1, un pic de courant positif s'établit brutalement alors que la tension monte progressivement.

  • Stockage: Plus aucun courant ne circule, mais une tension se maintient seule aux bornes du condensateur.

  • Décharge: à la fermeture de K2, un pic de courant négatif s'établit brutalement alors que la tension baisse progressivement.

On peut effectuer plusieurs opérations de charges / décharges: les valeurs restent les même.

Pour résumer, 2 plaques conductrices séparées par un diélectrique forment un condensateur qui enmagasine des charges (Q) propotionnelles (C) à la différence de tension (U) entre les plaques:

  • Formule: Q = C . U

  • Unité: Coulomb.

Ceci reste vrai jusqu'à une tension maximale appelée "tension de claquage".

La capacité de stockage (C) est fonction des surface (S) des plaques et de l'espace (e) qui existe entre ces derniers, et d'un coéficient lié à l'isolant entre les plaques. Les paramêtres sont donc:

  • la surface des plaques (S).

  • l'espace entre les plaques (e).

  • la constante diélectrique de l'isolant (Mu)

La constante diélectrique (encore appelée perméativité) est fonction de celle du vide (8,85.10^-12).

Le stockage des charges entraine un stockage d'énergie. Celle ci peut être exprimée de plusieurs façons suivant les paramêtres connus:

  • E = 1/2 . C .U²

  • E = 1/2 . Q . U

  • E = 1/2 . Q² / C

En définitive: