MODULE 8. Performances-seuils. Le condensateur (accumulateur). L élève sera capable

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1 ondensaers MODULE 8. Le condensaer (accmlaer). Performances-seils. L élève sera capable 1. de différencier ne pile d n condensaer (accmlaer) dans sa mise en œvre.

2 ondensaers 1. Le condensaer Descripion. Dex plaqes condcrices parallèles son raccordées à ne sorce de ension a moyen d n circi comprenan ne résisance e n inerrper ; ne coche d air sépare les dex plaqes. Des plaqes ainsi monées poren le nom d armares. Si a dépar les armares éaien non élecrisées e qe l inerrper soi over, il n exise acne charge posiive o négaive sr l ne o l are des armares. Mais dès qe l inerrper es fermé, des élecrons passen de l armare spérier à la borne posiive de la baerie, en raversan la résisance. e déplacemen d élecrons crée ne charge nee posiive sr l armare spérier. Par aillers, la borne négaive de la baerie reposse des élecrons qi s accmlen sr l armare infériere ; le nombres d élecrons passan à cee armare en ne période de emps donné es égal a nombre d élecrons qi qien l armare spériere. e ransfer d élecrons se porsi an qe la différence de poeniel enre les armares parallèles n es pas égale à la f.é.m. de la baerie. A la fin d ransfer, il apparaî ne charge nee posiive sr l armare infériere. Un el monage parallèle de dex armares séparées par n maériax isolan (dans ce cas pariclier, l air) consie n condensaer simple. La capacié es la mesre de l apide d condensaer à emmagasiner des charges sr ses armares ; en d ares ermes, elle es ne mesre de son povoir d emmagasinage. La capacié d n condensaer es de n farad si ne différence de poeniel de n vol enre ses armares y dépose ne charge de n colomb. Le farad es oefois ne nié rop grande por êre commode dans la plpar des cas ; le micro-farad (µf) e le picofarad (pf) son donc habiellemen employés. Mahémaiqemen, la capacié d n condensaer es déerminée par : Por la même ension ax bornes de lers armares, des condensaers différens emmagasinen de pls o moins grandes charges. La capacié des condensaers dépend donc, enre ares, de ler fabricaion. L isolan séparan les dex armares es appelé «diélecriqe» e pe êre sos formes de nombreses maières comme par exemple : éflon, papier paraffiné, caochoc, mica, ec.

3 ondensaers Parfois assi, le diélecriqe pe o simplemen êre de l air o encore le vide Types de condensaers e symbole. To comme les résisances, les condensaers appariennen à dex grands gropes : ils son soi fixes soi variables. Les symboles graphiqe son les sivans : Il exise de nombrex ype de condensaers fixes. Les pls sels son les condensaers a mica, les condensaers en céramiqe, les condensaers élecrolyiqes, les condensaers a anale e les condensaers à film polyeser harge e décharge d n condensaer harge. Le circi sivan a éé conç por permere la charge e la décharge d condensaer. Pendan la charge (inerrper à la posiion 1), des élecrons passen de l armare spérier à l armare infériere en raison de la f.é.m. q exerce la baerie. ee migraion se radi par l appariion d ne charge nee posiive sr l armare spériere e d ne charge nee négaive sr l armare infériere. Le ransfer d élecrons se porsi an qe la différence de poeniel ax bornes d condensaer n es pas égale à la f.é.m. de la baerie. L inensié d coran qi parcor le circi es à o insan déerminé par la charge qi raverse ne secion d fil en n emps infinimen pei. ee charge es égale à la charge q acqier l ne o l are des armares pendan ce emps infinimen pei.

4 ondensaers L inensié insananée d coran es donnée par la relaion : dq i d dans laqelle le symbole d signifie qe la charge e le emps varien de façon infinimen peie. dq L expression es appelée la dérivée de la grander q par rappor a emps. d En résolvan cee éqaion e en enan compe de la ension d condensaer, on rove finalemen l éqaion sivane : E ( 1 e ) Dans cee éqaion, le prodi a comme dimension le emps (il s exprime en secondes) ; il es appelé la consane de emps d circi e son symbole es la lere grecqe (a) : On pe mainenan écrire l éqaion de la façon sivane : E ( 1 e ) Voici graphiqemen l allre de la ension ax bornes d condensaer lors de sa charge : A noer qe le condensaer se charge à 63% da sa valer finale en selemen ne consane de emps e q il es oalemen charge après 5 consanes de emps.

5 ondensaers En faisan le même raisonnemen mahémaiqe, on pe déerminer l expression d coran dans le condensaer e de la ension ax bornes de la résisance : i E e Ee On reiendra q à l insan de la fermere de l inerrper, le condensaer se compore E comme n cor-circi, l inensié d coran dans le circi es, d après la loi d Ohm. Qan à la ension ax bornes de la résisance, le condensaer éan n cor-circi à l insan 0 (fermere de l inerrper), la ension es insananémen égale à la ension d enrée E e décroî ensie progressivemen jsq à zéro à la viesse à laqelle c s approche de E. La ension ax bornes de la résisance e l inensié dans le condensaer aeindron donc zéro à l insan où le condensaer sera complèemen chargé Décharge. Lorsqe le commaer es placé à la posiion 3, le condensaer commence à se décharger. Le condensaer agi alors comme ne sorce de f.é.m. qi décroî progressivemen jsq à zéro. Les expressions mahémaiqes de l inensié i c d coran e des ensions e peven s éablir a moyen d calcl différeniel. hacne des expressions indiqées ci-dessos es ne foncion exponenielle décroissane : Ee i E e Ee En praiqe le condensaer se décharge complèemen en cinq consane de emps. A

6 ondensaers remarqer qe le coran i es de sens opposé a coran de charge e qe la polarié de la ension es inversée. La figre ci-dessos représene l allre d coran i e des ensions e lorsqe le commaer es placé à diverses posiions oes les cinq consanes de emps Différences enre ne pile (baerie) e n accmlaer (condensaer). Une pile es capable de fornir ne f.é.m. pendan rès longemps, andis q n condensaer ne pe fornir cee f.é.m. qe pendan n rès cor emps. Une pile es fabriqée grâce à ne réacion chimiqe ce qi n es pas le cas por n accmlaer.

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