Capacité du condensateur : calculateur en ligne, définition, unité et exemple de calcul
Calculateur de la capacité du condensateur
Définition
Un condensateur est un composant électrique qui comporte deux armatures conductrices parallèles, appelés armatures séparés sur toute l’étendue de leur surface par un milieu isolant de faible épaisseur, exprimé par sa rigidité diélectrique εr ou permittivité relative.
Symbole du condensateur dans un circuit électrique :
Unité de la capacité
L’unité du système SI pour la capacité est le farad (F) ; c’est la capacité d’un condensateur qui porte 1 coulomb sur ses armatures lorsqu’on lui applique une différence de potentiel d’un volt :
1 F ≡1 C / V
Une capacité de 1 F étant extrêmement grande, on utilise les sous-multiples du farad :
- le microfarad : 1 µF = 10-6 F
- le nanofarad : 1 nF = 10-9 F
- le picofarad : 1 pF = 10-12 F
La capacité est une constante propre à chaque condensateur. Sa valeur dépend de la taille, de la forme, de la position relative des deux conducteurs qui le constituent, ainsi que de la substance isolante, appelée diélectrique, qui sépare éventuellement les deux armatures.
Comment calculer la capacité d’un condensateur ?
La formule de calcul de la capacité (d’accumulation) C du condensateur en fonction des dimensions du condensateur est la suivante :
C = (ε0× εr×S)/e
Avec :
- C : La capacité du condensateur en farad (F)
- S : aire d’une armature en regard de l’autre en m²
- e : épaisseur du diélectrique en m
- ε0 : permittivité du vide, admis de l’air exprimant avec quelle opposition les électrons passent d’une armature à l’autre dans l’air ou le vide en F.m-1
- εr : permittivité relative de la matière du diélectrique, exprimant combien de fois mieux que l’air, le diélectrique s’oppose au passage des électrons
Rôle des diélectriques dans un condensateur
La plupart des condensateurs renferment une feuille de matériau isolant (papier, plastique, etc …), appelé diélectrique, qui sépare leurs armatures, et cela pour différentes raisons. D’abord les diélectriques empêchent plus efficacement que l’air ou le vide, les charges de passer d’une armature à l’autre, ce qui aurait pour effet de décharger le condensateur. La présence d’un diélectrique permet d’appliquer de plus hautes tensions avant de provoquer la décharge du condensateur. Elle permet aussi de rapprocher les armatures sans risquer qu’elles se touchent, ce qui accroît la capacité.
Application pratique des condensateurs
Le condensateur est utilisé dans tout genre de circuit électronique. Sa première raison d’utilisation est d’emmagasiner temporairement des charges électriques et donc de l’énergie électrique. De plus, les condensateurs jouent un rôle important dans les circuits de synchronisation électronique (radio, TV), dans les filtres électroniques de fréquences et dans les circuits de transmission de signaux.
Les condensateurs plans modernes se présentent sous différentes formes. Le plus commun est formé par deux feuilles d’aluminium séparées par une feuille de diélectrique (papier, mica, …), le tout enroulé en un petit cylindre et scellé.
Exemple de calcul de la capacité du condensateur
Un condensateur plan possède les dimensions suivantes :
- longueur des armatures 5 cm.
- Largeur des armatures 6 cm
- Epaisseur du diélectrique 1000 µm.
Calculer la capacité C si on admet un diélectrique constitué par de l’air (εr = 1) .
Calculer la capacité C si on admet un diélectrique constitué par du papier (εr = 2.6).
Solution
A = Longueur × Largeur = 5.10-2×6.10-2 = 3. 10-3 m2
C = (ε0× εr×S)/e
Capacité avec de l’air comme diélectrique
On a Cair = (ε0× εr×S)/e = (8,854.10-12 × 1 ×3.10-3)/( 1. 10-3)
Cair = 26,56×10-12F
Capacité avec un diélectrique en papier
On a Cpapier = (ε0× εr×S)/e = (8,854.10-12 × 2,3 ×3. 10-3)/( 1. 10-3)
Cpapier = 61,1×10-12F
