« Préparation au certificat d'opérateur du service amateur/Condensateurs » : différence entre les versions

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Après avoir appritappris les bases de l'électricité, nous allons pouvoir nous intéresser à des composants plus intéressants que des résistances. Ce chapitre et le suivant vous proposent d'étudier les condensateurs et les bobines, pierres majeureséléments de l'électroniquebase des circuits électroniques.
 
== Le condensateur ==
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Un condensateur est formé de deux armatures métalliques en vis-à-vis, isolées électriquement par un matériau ''diélectrique''<ref>Milieu qui ne peut pas conduire le courant électrique : le vide, le verre et de nombreux plastiques.</ref>. Il a la particularité d'être capable d'accumuler les électrons (donc de se charger) et de les restituer par la suite (donc de se décharger) : il se comporte comme un réservoir de charges électriques.
 
Essayons par exemple de soumettre un condensateur à un premier échelon de tension positif et mesurons la tension à ses bornes (cas A sur la figure) : onnous observeobservons nettement un retard à l'établissement de la tension<ref>C'est-à-dire qu'un certain laps de temps s'écoule pour que la tension aux bornes du condensateurs atteigne la valeur finale imposée par l'échelon de tension.</ref>, dû au temps de charge du condensateur. Les électrons, plutôt que de poursuivre dans le circuit, s’emmagasinent dans le dipôle. Puis, si on coupe l'alimentation, on constate un retard au retour à unune voltagetension nulnulle : le condensateur est en train de se décharger et de déverser les charges qu'il a accumulées dans le circuit jusqu'à ce qu'il soit entièrement vide.
 
[[Fichier:Charge et décharge d'un condensateur.svg|center|Charge et décharge d'un condensateur.]]
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Le condensateur fonctionne grâce à l'effet électrostatique. Son explication complète est complexe, dépasse le cadre de l'ouvrage et n'est pas exigible à l'examen : nous ne nous y attarderons pas.
 
La capacité du condensateur à emmagasiner l'énergie est, appelée... capacité, se note <math>C</math> et se mesure en faradfarads (symbole <math>F</math>). Le farad étant une unité très grande, ses sous-multiples sont largement utilisés (picofarad <math>pF</math>, nanofarad <math>nF</math>, microfarad <math>\mu F</math>) ; la capacité est notée sur le condensateur. Plus la capacité est grande, plus le condensateur peut stocker des charges et « s'opposer » aux variations de tension à ses bornes. C'est-à-dire qu'un condensateur, placé dans un circuit, permet d'atténuer les éventuelles variations subites de la tension : si celle-ci baisse, il se décharge ; si à l'inverse, elle augmente, il se charge pour maintenir une tension quasi-constante.
 
Le dipôle est, outre la capacité, caractérisé par une distance entre ses lames (ou épaisseur du diélectrique) notée <math>E</math>, une surface des armatures <math>A</math> (ou <math>S</math>) et une constante <math>d</math> propre au diélectrique. On définit <math>Q</math> comme la quantité de charges électriques emmagasinée sur une des armatures métalliques (en Coulombscoulombs). On a alors les relations suivantes :
 
<center>{{cadre simple|contenu=
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}}</center>
 
De ces formules, on déduit que plus la tension <math>U</math> est grande, plus la quantité <math>Q</math> de charges électriques emmagasinéeemmagasinées est grande.
 
Les condensateurs peuvent se monter en série comme en parallèle. Dans ces situations, il est demandé de savoir calculer la capacité équivalente (notée <math>C_{eq}</math>) :
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# On considère maintenant un second condensateur, nommé <math>B</math>, de constante de temps <math>\tau ' = 10</math> secondes. Les deux condensateurs <math>A</math> et <math>B</math> sont initialement chargés sous une tension de 20 V, puis on les décharge séparément. Lequel des deux sera le plus rapidement déchargé ?<br>Celui qui a la plus petite constante de temps atteindra plus vite un état déchargé. C'est donc le condensateur <math>B</math>.}}
 
== Familles de condensateurcondensateurs ==
 
Nous avons évoqué plus haut l'existence de familles de condensateurs en fonction de leur composition : nous allons maintenant en étudier quelques-unes. Il ne s'agit pas de faire la liste de tous les types, mais seulement de présenter les plus courants demandés pour l'examen.