L'électrosphère (couche atmosphérique ionisée) et le sol de la Terre forment un gigantesque condensateur sphérique terrestre d'une capacité proche de mF. Schéma électrique du circuit RC
Soit la charge d'un condensateur initialement déchargé dans le circuit schématisé ci‑dessous:
En fermant l'interrupteur à s, la charge du condensateur commence. La tension augmente alors au cours du temps. Mise en équation du circuit
L'objectif est de trouver la tension au cours du temps durant la charge du condensateur, celui‑ci étant initialement déchargé. Selon la loi des mailles:
On obtient une équation différentielle du premier ordre en. La résolution de cette équation aboutit à:
Le régime transitoire est le régime pendant lequel le condensateur se charge. Le condensateur cours bac science. Lorsque la tension atteint sa valeur maximale constante, on parle de régime permanent ( doc. 3). Temps caractéristique de charge
Dans le cadre d'une fonction exponentielle de la forme, on définit comme le temps caractéristique. On adopte cette définition pour le temps caractéristique de charge d'un condensateur.
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Le condensateur n'est généralement considéré chargé qu'au bout de environ (chargé à 99%). Un condensateur initialement chargé avec une tension peut se décharger dans un dipôle, comme une résistance par exemple. On ferme l'interrupteur à s. Le condensateur commence à se décharger dans la résistance. Comme précédemment, il faut déterminer la tension au cours du temps. L'interrupteur est fermé à s. On obtient à nouveau une équation différentielle du premier ordre en. En la résolvant:
Le régime durant lequel le condensateur se décharge est appelé régime transitoire. Lorsque la tension atteint la valeur nulle, on est en régime permanent. Temps caractéristique de décharge
La même définition s'applique ici que lors de la charge. Par identification, le temps caractéristique vaut:
La solution de l'équation différentielle s'exprime alors en fonction de:
La charge et la décharge du condensateur s'effectuent avec un temps caractéristique identique. Condensateur : introduction - Maxicours. ➜ Attention, lors de la décharge, le courant circule physiquement toujours à l'extérieur du condensateur en partant de l'armature chargée positivement du condensateur vers l'armature chargée négativement.
La capacité, exprimée en farad (F), d'un condensateur est définie comme le coefficient de proportionnalité entre la charge
et la tension:: capacité du condensateur (F): tension aux bornes du condensateur (V)
Son ordre de grandeur usuel est compris entre nF et mF. Le condensateur cours bac science news. La capacité dépend de plusieurs paramètres comme la distance entre les armatures, leur surface, la géométrie générale du condensateur ou encore la nature du matériau séparant les deux plaques. Lien entre tension et intensité
L'intensité électrique traversant un circuit correspond au débit de charges électriques:
|: intensité du courant (A)
|: charge électrique accumulée (C)
|: temps (s)
En remplaçant avec la relation précédente, on obtient alors:
Cette relation caractérise le comportement d'un condensateur. Schéma d'un condensateur
Microphone
Des condensateurs sont utilisés dans la fabrication de microphones. Capacité: coefficient de proportionnalité entre la charge portée par les armatures du condensateur et la tension à ses bornes.