Un condensateur est un composant électronique qui stocke et libère de l'électricité. Les accumulateurs sont également appelés condensateurs électriques.
La grandeur physique associée à un condensateur est la capacité électrique.
Qu'est-ce qu'un condensateur ?
Un condensateur stocke de l'énergie électrique dans un circuit électrique et peut être utilisé aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif.
Physiquement, il est constitué de deux conducteurs électriques séparés par un matériau diélectrique. La charge et décharge dépend des variations de tension.
La capacité de stockage dépend de la surface des plaques qui la composent, ainsi que du matériau isolant qui se trouve entre ces plaques.
Capacité : la capacité de charge du condensateur
La capacité est une mesure de la quantité de charge que le condensateur peut stocker et est déterminée par la surface des conducteurs, l'espacement entre eux et le type de matériau isolant utilisé.
L'unité de mesure dans le système international de capacité est le farad (F). Un farad indique que la charge électrique pouvant être emmagasinée par un condensateur électrique soumis à une tension nominale d'un volt est de 1 coulomb (C).
Comment fonctionne un condensateur ?
Les condensateurs sont constitués de deux plaques conductrices séparées par un isolant diélectrique, et leur fonctionnement repose sur la capacité des matériaux isolants à permettre le passage du courant électrique.
Lorsqu'un condensateur est connecté à un circuit, une différence de potentiel se produit entre ses extrémités, l'isolant ne permet pas le passage des électrons qui s'accumulent sur la plaque la plus proche du borne négative. L'accumulation de charges génère un champ électrique à l'intérieur du condensateur.
Lorsque l'isolant ne peut plus supporter l'accumulation de charges, les électrons passent au diélectrique et à l'autre plaque attirées pour les charges positives de l’autre côté, les relâchant dans le circuit.
Qu’est-ce qu’un diélectrique?
Un diélectrique est un isolant électrique qui a la propriété de former en son intérieur des dipôles électriques sous l'action d'un champ électrique polarisable par un champ électrique appliqué. Lorsqu'un matériau diélectrique est placé dans un champ électrique, les charges électriques ne traversent pas le matériau comme elles le font dans un conducteur électrique, car elles n'ont pas d'électrons libres qui peuvent traverser le matériau, mais ils sont légèrement déplacés de leurs positions d'équilibre moyennes, provoquant une polarisation diélectrique.
En raison de la polarisation diélectrique, les charges positives se déplacent dans la direction du champ et les charges négatives se déplacent dans la direction opposée du champ (par exemple, si le champ se déplace parallèlement à l'axe x positif, les charges négatives se déplaceront dans la direction opposée.
Cela crée un champ électrique interne qui réduit le champ global à l'intérieur du diélectrique lui-même. Si un diélectrique est composé de molécules faiblement liées, non seulement ces molécules se polarisent, mais elles se réorientent également de manière à ce que leurs axes de symétrie s'alignent sur le champ.
Types de condensateur
Voici quelques-uns des types de condensateurs les plus courants :
Condensateurs électrolytiques
Les condensateurs électrolytiques sont constitués d'une feuille métallique et d'une membrane isolante. Ils sont immergés dans une solution d'électrolyte, qui permet la conduction de l'électricité.
Ces condensateurs peuvent stocker de grandes quantités de charge, c'est pourquoi ils sont utilisés comme régulateurs de tension et circuits intégrés.
Ce type de condensateurs électriques est divisé en d'autres sous-groupes dont les plus courants sont :
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Condensateurs au tantale : Le diélectrique des condensateurs est un matériau appelé tantale, qui a la particularité d'être plus résistant et durable que les autres matériaux diélectriques. Ils sont utilisés là où des performances élevées sont requises en termes de résistance à la température et au bruit.
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Condensateurs aluminium-polypropylène : Les condensateurs électrolytiques en aluminium sont composés d'une feuille d'aluminium et d'un isolant polymère. Ils sont utilisés dans des produits tels que les ordinateurs portables, les téléphones portables et les appareils électroniques.
Condensateurs céramiques
Les condensateurs céramiques sont composés de deux plaques métalliques séparées par un diélectrique céramique. Le diélectrique est un matériau qui ne conduit pas l'électricité, mais laisse passer le champ électrique. En raison de leur faible capacité, ces condensateurs sont utilisés pour filtrer les signaux audio et vidéo.
Condensateurs en polyester
Les condensateurs polyester sont un type de condensateur électrolytique. Ils sont constitués d'une couche métallique et d'un diélectrique, généralement composé de films plastiques, tels que du polycarbonate ou du polyester. Ils sont couramment utilisés dans les circuits électroniques pour filtrer les courants électriques alternatifs.
Condensateur papier
Les condensateurs électriques en papier sont un type de condensateur fabriqué à partir d'une feuille de papier enroulée. Ils sont immergés dans un liquide et l'électricité est alimentée par l'humidité, permettant une large gamme de fréquences. Ces condensateurs sont peu coûteux et faciles à fabriquer, c'est pourquoi ils sont utilisés dans des applications telles que les tuners, les filtres passe-bas et les circuits intégrés.
Condensateurs à film plastique
Ces condensateurs sont formés d'une couche métallique et d'un diélectrique en film plastique, tel que du polyester, du polypropylène ou du PET. En général, ils sont utilisés dans des circuits où il est nécessaire de filtrer et de contrôler les hautes fréquences.
A quoi servent les condensateurs ?
Les condensateurs sont des dispositifs utilisés pour stocker l'énergie électrique et la restituer rapidement. En général, ils servent à contrôler la quantité d'énergie court-circuitant la tension continue qui circule dans un circuit.
Les condensateurs électriques sont utilisés dans une variété d'applications, de l'électronique domestique aux systèmes d'alimentation.
Quelques exemples de son utilisation sont :
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Pour fournir une grande quantité de puissance dans un laps de temps très court, comme lors du démarrage d'un moteur ou du flash d'un appareil photo.
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Pour lisser les fluctuations de tension dans certains circuits électriques. Un condensateur emmagasine de l'énergie lorsque la tension est très élevée et la restitue lorsqu'elle diminue. Cette propriété est utilisée dans les alimentations électriques pour protéger les équipements contre les surtensions.
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Il permet de générer des retards dans les circuits électroniques. Cette propriété est très utile pour générer des tâches à des périodes de temps constantes.
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Les batteries, du fait de leur qualité de stockage de l'énergie.
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Démarrage de moteurs monophasés biphasés.
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Tubes fluorescents.
