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STAGE - CHARGE ET DÉCHARGE D’UN CONDENSATEUR

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Deux composants de base : le conducteur ohmique et le condensateur

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I. Le conducteur ohmique

 

Parfois on l’appelle résistor ou résistance. L’idéal est plutôt résistor. Il y a un fil qui entre dans le conducteur ohmique et un autre qui en sort.

Il est traversé par un courant d’intensité $i$.

$u$ est la différence de potentiel aux bornes du conducteur ohmique.

Il est caractérisé par sa résistance $R$ en Ohms (Ω).

La relation courant-tension appelée aussi loi d’Ohm est la suivante : $ u(t) = R \times i(t)$.

 

II. Le condensateur

 

Deux barres représentent des armatures (rectangles métalliques). Il y a un fil qui arrive sur la première armature et un autre fil qui sort de la deuxième armature. Au milieu, il y a un isolant caractérisé par un coefficient  (F.m-1). À cause de cet isolant, les électrons ne vont pas pouvoir passer. Le courant va de gauche à droite donc les électrons sont dans le sens inverse.

Comme les électrons ne peuvent pas passer de l’autre côté de l’armature, ils s’accumulent sur la première. Par conséquent, on trouve une charge négative $-q$ sur l’armature où s’accumulent les électrons. Sur l’autre armature, il va y avoir un manque d’électrons. Cela va donner une charge positive $q$ sur l’armature. L’ensemble des armatures est neutre.

La distance entre les deux plaques est notée $e.$

Le condensateur est caractérisé par sa capacité $C.$

Il existe une formule qui permet de déterminer cette capacité $C$ : $C = \epsilon \times \dfrac{S}{e}$, avec :

$C$ la capacité en F,  

le coefficient en F.m-1,

$S$ la surface des armatures en m2,

$e$ la distance entre les armatures en m.

La charge emmagasinée sur une armature est égale à : $q = C \times u$.

Plus le condensateur a une capacité importante, plus il est capable d’accumuler des électrons. Cela permet d’accumuler de l’énergie électrique. Une fois qu’un condensateur est rempli, les électrons veulent repartir et circuler et donc libérer de l’énergie.

Pour les anciens flashs d’appareil photo, avant que le flash ne se déclenche, le condensateur se chargeait et quand on appuyait sur le bouton, le condensateur se déchargeait rapidement dans une petite lampe. Ce qui provoquait l’éclat du flash.

La relation courant-tension est à connaître par cœur : $i = \dfrac{dq}{dt}$ et $q = C\times u$.

On a aussi : $i = C \times \dfrac{du}{dt}$.