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Les condensateurs

Les condensateurs

Les condensateurs servent à stocker l'énergie électrique sous forme de champ électrique.

Pysique

Mots clés

condensateur, tension, charge, flash, train, armes, isolateur, capacité, champ électrique, courant électrique, énergie, courant alternatif, intensité de courant électrique, circuit électrique, source d'alimentation électrique, izolator, courant continu, électrique, électrode, électron, physique, circuit intégré, technologie

Extras similaires

Scènes

Principe de fonctionnement

  • source d'énergie
  • condensateur - Un appareil qui sert à stocker les charges électriques, et donc l'énergie électrique.
  • consommateur

Types de condensateurs

  • super-condensateur - Condensateur électrique à deux couches : un condensateur électrochimique avec une capacité plus élevée que les autres condensateurs (plusieurs milliers de fois plus importante). L'utilisation de ce type de condensateur devient de plus en plus courante ; ils sont utilisés là où une grande quantité de charge électrique doit être fournie ou libérée très rapidement. Ils sont utilisés par exemple dans les flashes d'appareils photo ; pour stocker l'énergie de freinage des voitures, ou pour démarrer les moteurs des locomotives.
  • condensateur électrolytique - Dans ce type de condensateur, un des électrodes est une feuille de métal. L'oxyde de métal qui se forme à la surface de la feuille sert de diélectrique, alors que l'autre électrode est un liquide ou un gel électrolyte. Ses principaux champs d'utilisation sont les unités d'alimentation et les cartes mères des ordinateurs.
  • condensateur mica - Dans ce type de condensateur, le diélectrique est placé entre les deux plaques faites de mica.
  • condensateur céramique - Contient un diélectrique céramique. Ce type de condensateur est produit dans de grandes quantités.

Structure

Un condensateur est un appareil dans lequel de l'énergie peut être accumulée et stockée sous forme de charge électrique.

Le condensateur le plus simple est le condensateur à plaques parallèles qui comporte deux plaques de métal parallèles séparées par une matière isolante. Les plaques de métal fonctionnent comme électrodes. La matière isolante est appelée diélectrique ; son rôle est de séparer les électrodes et d'augmenter la capacité du condensateur, c'est à dire la quantité de charge électrique que ce dernier peut stocker.

Charge

  • plaques - Électrodes métalliques de vaste surface.
  • diélectrique - Un matériau isolant qui sépare les plaques. Il peut augmenter la capacité du condensateur, c'est à dire sa capacité à stocker la charge électrique. Un diélectrique peut être caractérisé par sa permittivité relative : le rapport de la quantité de charge électrique stockée par un condensateur utilisant ce diélectrique, comparé à un condensateur similaire qui possède du vide comme diélectrique.
  • lignes de champ électrique - Des lignes imaginaires servant à illustrer la structure des champs électriques. La densité de celles-ci signalent la force du champ électrique.
  • charge (Q)
  • tension (U)
  • capacité (C)
  • C = Q/U

Le condensateur peut être chargé grâce à une source externe d'électricité. Lors de ce processus, les charges négatives quittent une électrode et migrent vers l'autre. A cause de la différence de charge, un champ électrique, donc de la tension, se forme entre les deux électrodes.

La tension entre les deux plaques dépend du travail requis pour déplacer une unité de charge d'une plaque vers l'autre dans le champ électrique.

Surface de plaque

  • charge (Q)
  • tension (U)
  • capacité (C)
  • C = Q/U

La capacitance d'un condensateur dépend d'un certain nombre de facteurs, comme sa forme, sa taille, la distance entre ses plaques et le matériau du diélectrique. La capacité ne se réfère pas seulement à la quantité de charge qu'il peut stocker mais aussi à la tension requise pour stocker une certaine quantité de charge.

Comme la tension entre les plaques est directement proportionnelle à la quantité de charge qu'ils stockent, le rapport entre ces deux quantités est constant. Ce rapport est la capacitance, soit: C=Q/U.

La capacitance d'un condensateur peut être augmentée de différentes façons. Une d'elles est d'augmenter la superficie des plaques. Puisque la capacitance est directement proportionnelle à la superficie des plaques, si l'on double a superficie, la capacitance double également.

Séparation de plaque

  • charge (Q)
  • tension (U)
  • capacité (C)
  • C = Q/U

Une autre manière d'augmenter la capacitance est en diminuant la distance entre les plaques (c'est à dire la séparation). Ainsi, la tension diminue mais la quantité de charge reste la même.

Diélectrique

  • charge (Q)
  • tension (U)
  • capacité (C)
  • C = Q/U

La capacitance est aussi grandement affectée par la permittivité du diélectrique entre les plaques.

Si le diélectrique entre les plaques n'est pas du vide, mais une matière isolante, la force du champ électrique diminue ainsi que la tension, bien que la quantité de charge ne change pas. C'est parce qu'une induction électrostatique se produit dans le diélectrique, ce qui produit de la tension. Le sens de la tension dans la matière isolante est opposé à celui de la tension entre les plaques. L'utilisation d'une matière isolante engendre donc une diminution de la tension entre les plaques et donc une plus grande capacité.

La permittivité du vide est 1 ; celle de l'air peut être considérée égale. La permittivité relative du polyéthylène est 3, c'est à dire que l'utilisation du polyéthylène comme diélectrique permet au capacité d'emmagasiner deux fois plus de charge que s'il y avait de l'air entre les plaques. Si du papier est présent entre les plaques au lieu de l'air, la capacitance sera plus du triple, car la permittivité relative du papier est de 3,3.

Condensateurs en utilisation

  • flash d'appareil photo - Comme les condensateurs peuvent libérer l'énergie qu'ils stockent plus rapidement que les batteries, ils sont utilisés quand une impulsion soudaine de courant électrique fort est requise dans un appareil, comme lors du démarrage d'une voiture, d'un grand haut parleur ou lors de l'utilisation du flash d'un appareil photo. Comme la charge des condensateurs prend du temps, nous devons attendre un peu avant d'utiliser le flash d'un appareil photo une nouvelle fois.
  • téléphone portable - Les condensateurs sont aussi utilisés dans les chargeurs de téléphone et les unités d'alimentation des ordinateurs lors de la rectification du courant alternatif, pour lisser la sortie du rectificateur. Dans les récepteurs des radios et des téléphones mobiles, des condensateurs à la capacitance variable servent à régler le circuit oscillant relié à l'antenne, à la bonne fréquence.
  • mémoire informatique - Les condensateurs se rencontrent dans la plupart des appareils électriques. Voici quelques exemples. Les modules mémoire des ordinateurs (RAM) et certaines cartes mémoires (SD) sont faites de milliards de petits condensateurs. Ils stockent de l'information sous forme de charges électriques.

Les condensateurs se rencontrent dans la plupart des appareils électriques. Voici quelques exemples.

Les modules mémoire des ordinateurs (RAM) et certaines cartes mémoires (SD) sont faites de milliards de petits condensateurs. Ils stockent de l'information sous forme de charges.

Comme les condensateurs peuvent libérer l'énergie qu'ils stockent plus rapidement que les batteries, ils sont utilisés quand une impulsion soudaine de courant électrique fort est requise dans un appareil, comme lors du démarrage d'une voiture, d'un grand haut parleur ou lors de l'utilisation du flash d'un appareil photo. Comme la charge des condensateurs prend du temps, nous devons attendre un peu avant d'utiliser le flash d'un appareil photo une nouvelle fois.

Les condensateurs sont aussi utilisés dans les chargeurs de téléphone et les unités d'alimentation des ordinateurs lors de la rectification du courant alternatif, pour lisser la sortie du rectificateur.

Dans les récepteurs des radios et des téléphones mobiles, des condensateurs à la capacitance variable servent à régler le circuit oscillant relié à l'antenne, à la bonne fréquence.

Narration

Un condensateur est un appareil dans lequel de l'énergie peut être accumulée et stockée sous forme de charge électrique.

Le condensateur le plus simple est le condensateur à plaques parallèles qui comporte deux plaques de métal parallèles séparées par une matière isolante. Les plaques de métal fonctionnent comme électrodes. La matière isolante est appelée diélectrique ; son rôle est de séparer les électrodes et d'augmenter la capacité du condensateur, c'est à dire la quantité de charge électrique que ce dernier peut stocker.

Le condensateur peut être chargé grâce à une source externe d'électricité. Lors de ce processus, les charges négatives quittent une électrode et migrent vers l'autre. A cause de la différence de charge, un champ électrique, donc de la tension, se forme entre les deux électrodes.

La tension entre les deux plaques dépend du travail requis pour déplacer une unité de charge d'une plaque vers l'autre dans le champ électrique.

La capacitance d'un condensateur dépend d'un certain nombre de facteurs, comme sa forme, sa taille, la distance entre ses plaques et le matériau du diélectrique. La capacité ne se réfère pas seulement à la quantité de charge qu'il peut stocker mais aussi à la tension requise pour stocker une certaine quantité de charge.

Comme la tension entre les plaques est directement proportionnelle à la quantité de charge qu'ils stockent, le rapport entre ces deux quantités est constant. Ce rapport est la capacitance.

La capacitance d'un condensateur peut être augmentée de différentes façons. Une d'elles est d'augmenter la superficie des plaques. Puisque la capacitance est directement proportionnelle à la superficie des plaques, si l'on double a superficie, la capacitance double également.

Une autre manière d'augmenter la capacitance est en diminuant la distance entre les plaques (c'est à dire la séparation). Ainsi, la tension diminue mais la quantité de charge reste la même.

La capacitance est aussi grandement affectée par la permittivité du diélectrique entre les plaques.

Si le diélectrique entre les plaques n'est pas du vide, mais une matière isolante, la force du champ électrique diminue ainsi que la tension, bien que la quantité de charge ne change pas. C'est parce qu'une induction électrostatique se produit dans le diélectrique, ce qui produit de la tension. Le sens de la tension dans la matière isolante est opposé à celui de la tension entre les plaques. L'utilisation d'une matière isolante engendre donc une diminution de la tension entre les plaques et donc une plus grande capacité.

La permittivité du vide est 1 ; celle de l'air peut être considérée égale. La permittivité relative du polyéthylène est 3, c'est à dire que l'utilisation du polyéthylène comme diélectrique permet au capacité d'emmagasiner deux fois plus de charge que s'il y avait de l'air entre les plaques. Si du papier est présent entre les plaques au lieu de l'air, la capacitance sera plus du triple, car la permittivité relative du papier est de 3,3.

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