les condensateurs
Les Condensateurs, sont des composants passifs qui servent à emmagasiner du courant électrique afin de le restituer après coup. Ils agissent un peu comme des réservoirs de stockage d’électricité.
Les Condensateurs, sont des composants passifs qui servent à emmagasiner du courant électrique afin de le restituer après coup. Ils agissent un peu comme des réservoirs de stockage d’électricité.
I. Fonctionnement
Un condensateur est un composant électronique passif qui stocke l’énergie électrique provenant d’une source de tension (pile, générateur…).
Si on l’isole après l’avoir chargé pour qu’il ne soit plus relié à la source ni à un circuit complet, celui-ci conserve l’énergie électrique stockée.
Si on le relie alors à d’autres composants en fermant le circuit, il se déchargera en partie ou en totalité de cette énergie accumulée.
II. Principe et composition
Les condensateurs quel que soit leurs formes et leurs natures, sont constitués de la même structure de base, à savoir deux plaques conductrices séparées par un isolant, appelé diélectrique. Celui-ci peut être polarisé (chargé électriquement) par l'application d'un champ électrique.
Le diélectrique peut être formé de l’air, du mica, du verre, du papier… voir même du vide.
Un condensateur ne produit pas de particules chargées, mais accumule sur ses armatures des particules chargées qui existaient déjà, ce qui crée une tension entre ces armatures.
Alors que le courant fourni par une pile est le résultat d’un processus de conversion d’énergie à partir de substances chimiques stockées à l’intérieur de cette pile (réaction d’oxydoréduction), l’énergie électrique d’un condensateur provient d’une source qui lui est extérieure et qu’il stocke.
La différence avec une pile se fait également par le chargement électrique En effet, une pile ne se recharge pas, un accumulateur oui, mais pas une pile. Et à la différence d’un accumulateur, le condensateur se charge très rapidement.
III. Capacitance
La capacitance représente la capacité d'un composant ou d'un circuit à recevoir et stocker de l'énergie sous la forme d'une charge électrique. D’ailleurs les condensateurs s’appellent en anglais : Capacitors.
Celle-ci dépend de 3 facteurs :
- La surface des plaques
- La distance entre les plaques
- La nature du diélectrique séparant les plaques
On peut donc varier cette capacitance en modifiant l’un de ces 3 composantes. Il existe d’ailleurs des condensateurs variables.
IV. Formes, Tailles & Nature
1) Formes et Tailles
La forme et la taille des condensateurs sont très variées et dépendent également de la matière avec laquelle ils sont conçus (céramiques, polypropylènes, électrolytique…).
On peut distinguer les condensateurs en fonction de la position de leurs broches :
Les condensateurs Axiales (les broches sortes de parte et d’autre du condensateur) et se place à plat.
Les condensateurs Radiales (les broches sortes toutes les deux du même côté du condensateur) et se place droit.
Mais généralement l’on distingue les condensateurs par leur nature.
2) Nature des condensateurs
La famille des condensateurs est tellement grande qu’ils en existent de toutes sortes :
Les condensateurs céramiques, très répandu, ces condensateurs généralement de faibles valeurs, ne sont pas polarisés.
Les condensateurs polypropylènes.
Les condensateurs électrolytiques, se différencient des autres condensateurs par la matière isolante qui les compose et par la capacité maximale qu’il est possible d’obtenir. Le revers de la médaille, c’est que ces condensateurs sont polarisés et portent une marque (+) tout comme les piles. Attention : à bien respecter le sens de branchement de ce type de condensateur, au risque de les endommager ou de les voir exploser.
Les condensateurs polarisés.
Les condensateurs variables.
V. Unité de mesure & Symboles
Les condensateurs se représentent dans les schémas électriques sous cette forme :
Ils se mesurent en Farad. Cette unité de mesure est tellement grande, que l’on utilise des sous catégories, ce sont des divisions de farad :
- le Farad (F)
- le Microfarad (µF parfois noté uF)
- le Nanofarad (nF)
- le Picofarad (pF)
Pour vous aider, voici un site proposant un convertisseur en ligne : https://www.translatorscafe.com/unit-converter/fr-FR/electrostatic-capacitance/
VI. Marquage et Code européen
En Europe, les valeurs des condensateurs n’indiquent pas les zéros et apparaissent sous la forme suivante :
1p5 pour 1,5 pF
n22 pour 0,22 nF
VII. Code américain
En Amérique, les valeurs indiquées sur les condensateurs sont proches de celles utilisées en Europe, à ceci près qu’ils n’utilisent pas de virgule mais un point :
4.7 µF pour 4,7 µF
Et qu’ils leurs arrivent de ne pas mettre de zéro :
.82 µF pour 0,82 µF
VII. Code asiatique
En Asie, et avec certains condensateurs très petits comme les disques en mica (de 0,1 µF ou 0,01 µF par exemple), portent comme indication non pas leur valeur mais un marquage de 3 chiffres. Les 2 premiers indiquent la valeur en chiffre, alors que le troisième chiffre indique le nombre de zéro. Le tout est exprimé en picofarad (pF).
Par exemple : 101, devra se lire 10 et 1 zéro, soir 100 pF.
Autre exemple : 224, devra se lire 22 et 4 zéro, soit 220000 pF = 220 nF = 0,22 µF.
Encore un : 687, doit se lire 680 000 000 pF = 680 000 nF = 680 µF.
Allez à votre tour : 471
471, il faut lire 47 et 1 zéro, soit 470 pF.
IX. Tolérance
Les condensateurs possèdent une tolérance, dont la valeur est indiquée généralement sous la forme d’une lettre.
Par exemple :
X. Tension de service
La tension de service d’un condensateur que l’on voit souvent marqué sur le condensateur, est la tension maximale que l'on peut appliquer entre ses deux broches pour l'utiliser dans des conditions optimales.
Ces valeurs varient selon les recommandations du fabricant et se trouve dans la datasheet du composant.
XI. Tension de claquage
La tension de claquage est la valeur limite de tension où le courant va traverser le diélectrique (l'isolant) sous la forme d’une étincelle et provoquer un court-circuit entre les deux pôles (armatures), détériorant le condensateur.
Attention : Un condensateur chimique auquel on applique une tension dépassant la tension de claquage, peut exploser.
Ces valeurs varient selon les recommandations du fabricant et se trouve dans la datasheet du composant.
Il est conseillé lorsqu’on fait un montage, de choisir un condensateur dont la tension de service maximale soit supérieure d’au moins 10 à 15 % à la tension d’alimentation du circuit.
XII. Polarité
La plupart des condensateurs ne sont pas polarisés.
Toutefois, certains condensateurs électrolytiques de forte capacité (1 μF et plus), faits pour être utilisés dans des circuits à courant continu, sont polarisés.
Ce qui signifie que la borne positive doit être soumise à une tension plus forte que la borne négative. Le sens de branchement du condensateur est donc important.
Pour les différencier, on trouve souvent un signe moins (-) ou une flèche pointant vers la borne négative. Sur un condensateur radial, le fil de la borne négative est souvent plus court que le fil de la borne positive.
Si vous inversez le sens de branchement d’un condensateur polarisé, vous risquez de détruire le diélectrique, et donc le condensateur, mais aussi les autres composants de votre montage.
XIII. Montage en série / en dérivation
1) Condensation montés en série
En reliant 2 condensateurs en série, la valeur de la capacité globale sera inférieure à celle du condensateur ayant la capacité la plus faible.
Voici la formule pour faire le calcul :
Par exemple dans le cas de 2 condensateurs d’une valeur de 8 200 pF et de 5 600 pF.
2) Condensateurs montés en dérivation
En reliant 2 condensateurs en parallèle, la capacité globale s’additionne.
Voici la formule pour faire le calcul :
Par exemple dans le cas de 2 condensateurs d’une valeur de 8 200 pF et de 5 600 pF.
XIV. Vérifier l’état d’un condensateur
On peut vérifier l’état d’un condensateur en utilisant un ohmmètre ou un multimètre (position ohm).
En effet, le condensateur étant formé d’un diélectrique, un composant non conducteur, celui-ci possède une résistance forte.
En mesurant la résistance d’un condensateur on peut vérifier si son diélectrique est intact (la valeur en ohm sera élevée) ou s’il est défectueux (sa valeur en ohm sera faible).
XV. Propriétés des condensateurs
1) Des condensateurs pour stocker l’électricité
C’est certainement la propriété première de ce type de composants, stocker l’électricité pour la restituer après coup. Permettant de diffuser par exemple l’électricité lors d’une coupure de courant, ou pour stocker temporairement l’énergie nécessaire pour un composant qui nécessite un apport rapide d’électricité. C’est le cas par exemple du flash d’un appareil photo ou encore des amplis « d’autoradios » de voiture qui ont parfois besoin davantage d’électricité que la voiture n’en fournie.
Mais ce n’est de loin pas la seule propriété que possède les condensateurs.
2) Des condensateurs pour bloquer le courant continu
Un condensateur a la propriété de laisser passer le courant alternatif et de bloquer le courant continu.
Cette propriété est utilisée pour séparer, dans un courant quelconque, sa composante continue de sa composante alternative.
C’est ce que l’on appelle le couplage capacitif ou couplage alternatif. Quand un condensateur est consacré à ce type d’utilisation, on parle de condensateur de couplage.
Certains systèmes audio utilisent cette fonctionnalité, pour que seul la partie du signal alternative qui contient l’information sonore codée, passe. Tout courant continu servant à alimenter des composants du système est ainsi éliminé avant que le signal ne soit amplifié.
3) Des condensateurs pour lisser la tension
Les condensateurs, sont également utilisés pour lisser la tension, entendez par là qu’on utilise le fait que les condensateurs ne réagissent pas rapidement à une variation soudaine de tension. On les appelle des condensateurs de lissage.
C’est par exemple le cas lorsqu’on utilise un pont de diode qui permet de transformer du courant alternatif en courant continu.
4) Des condensateurs pour filtrer
Les condensateurs, associés à d'autres composants comme les résistances forment des filtres électroniques pour sélectionner des signaux de certaines fréquences et éliminer les autres signaux.
5) Des condensateurs pour créer des Circuits RC
Les condensateurs sont souvent associés à des résistances, car ces deux composants conjuguant leurs talents pour stocker l’énergie électrique tout en limitant le flux des électrons.
Cette association permet de limiter la vitesse à laquelle un condensateur se charge et se décharge. Elle est si courante qu’on parle de circuits RC.
Sources :
- https://www.youtube.com/watch?v=MUrG2sFIjYo&t=93s
- https://www.youtube.com/watch?v=iug79-kWk3o
- https://www.youtube.com/watch?v=UsZSOsTOi0U
- https://www.youtube.com/watch?v=Qbo47x4GiGI
- https://www.techno-science.net/definition/3148.html
- https://www.youtube.com/watch?v=UaS66RBS2oY
- https://www.mesdepanneurs.fr/blog/condensateur-electrique
- https://www.youtube.com/watch?v=IYM0Oq0z0Jo
- https://www.locoduino.org/spip.php?id_article=186&page=imprime
Rappel :
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