Un condensateur est un composant électrique à deux terminaux utilisé pour stocker de l'énergie dans un champ électrique. Les condensateurs contiennent deux ou plusieurs conducteurs, ou plaques métalliques, séparés par une couche isolante appelée diélectrique. Les conducteurs peuvent prendre la forme de films minces, de feuilles ou de billes d'électrolyte métallique ou conducteur, etc.
La couche isolante diélectrique ne permet pas au courant CC de circuler car elle le bloque, permettant à la place à une tension d'être présente dans les plaques sous la forme d'une charge électrique. En tant qu'appareil de stockage d'énergie, un condensateur idéal ne dissipe pas d'énergie. Un condensateur stocke l'énergie sous la forme d'un champ électrostatique entre ses plaques.
Un condensateur idéal se caractérise par une capacitance C constante, définie comme le rapport d'une charge Q sur chaque conducteur, à la tension V entre eux. Les plaques métalliques conductrices étant faiblement espacées, les charges opposées sur les conducteurs s'attirent à cause de leurs champs électriques. Cela permet au condensateur d'agir comme un appareil de stockage d'énergie et de stocker plus de charge que si les conducteurs étaient séparés.
En appliquant une tension à un condensateur et en mesurant la charge sur les plaques, le rapport de la charge Q à la tension V donnera la valeur de capacitance du condensateur. L'équation peut être présentée sous la forme de C = Q/V. La formule la plus familière pour la quantité de charge sur les plaques est : Q = C x V.
Spécifications clés du condensateur
L'unité de mesure de base de la capacitance est le Farad (abrégé F). Le Farad étant une grande unité de mesure, un certain nombre de multiples plus petits du Farad existent pour mesurer la capacitance, notamment parce que beaucoup de condensateurs plus petits existent. D'autres unités de capacitance standard incluent le Microfarad (µF), qui équivaut à 10-6 F, le Nanofarad (nF), qui équivaut à 10-9 F et le Picofarad (pF), qui équivaut à 10-12 F.
La tension de fonctionnement du condensateur (WV CC) est la quantité maximale de tension qui peut être appliquée au condensateur sans endommager le diélectrique. Les condensateurs disposent d'une tension CC maximale.
L'énergie maximale qui peut être stockée en toute sécurité dans un condensateur est limitée par la tension de claquage. En raison de l'échelle de la capacitance et de la tension de claquage avec l'épaisseur du diélectrique, tous les condensateurs dotés d'un diélectrique particulier disposent d'une densité énergétique maximum environ équivalente, dans la mesure où le diélectrique domine son volume.
Le facteur par lequel le matériau diélectrique, ou isolant, augmente la capacitance du condensateur par rapport à l'air est connu sous le nom de Constante diélectrique, k. Un matériau diélectrique avec une forte constante diélectrique est un meilleur isolant qu'un matériau diélectrique avec une faible constante diélectrique. La constante diélectrique est une quantité sans dimension puisqu'elle dépend de l'espace libre.
La fuite diélectrique est une autre spécification clé du condensateur. La fuite diélectrique dans un condensateur résulte d'un courant de fuite indésirable circulant dans le diélectrique. Un courant de fuite excessif peut endommager le condensateur.
Applications du condensateur
Les condensateurs sont utilisés dans des circuits électriques pour bloquer un courant continu tout en permettant au courant alternatif de circuler. Dans les réseaux de filtres analogiques, ils lissent la sortie des alimentations électriques. Dans les circuits résonants, les condensateurs sont utilisés pour régler les radios sur des fréquences particulières. Les condensateurs peuvent également être utilisés pour stabiliser le flux de tension et d'énergie dans les systèmes de transmission de puissance.
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