Détails 16 avril 2017

Messieurs, dans l'article d'aujourd'hui, je voudrais considérer ceci intérêt Demander, Comment condensateur dans le circuit courant alternatif . Ce sujet est très important en électricité, car dans la pratique, les condensateurs sont omniprésents dans les circuits à courant alternatif et, à cet égard, il est très utile de bien comprendre les lois selon lesquelles les signaux changent dans ce cas. Nous examinerons ces lois aujourd'hui et, à la fin, nous résoudrons un problème pratique consistant à déterminer le courant traversant un condensateur.

Messieurs, c'est maintenant le plus point intéressant C'est ainsi que la tension aux bornes du condensateur et le courant traversant le condensateur sont liés l'un à l'autre dans le cas où le condensateur est dans le circuit de signal alternatif.

Pourquoi immédiatement variable ? Oui, tout simplement parce que le condensateur est dans le circuit courant continu banal. Le courant ne le traverse qu'au premier instant, lorsque le condensateur est déchargé. Ensuite le condensateur se charge et c'est tout, il n'y a pas de courant (oui, oui, j'entends, ils ont déjà commencé à crier que la charge du condensateur dure théoriquement indéfiniment pendant longtemps, et il peut aussi avoir une résistance aux fuites, mais pour l'instant nous négligeons cela). Condensateur chargé pour permanent actuel - Comment c'est circuit ouvert. Quand avons-nous une chance variable actuel - tout est bien plus intéressant ici. Il s'avère que dans ce cas, le courant peut circuler à travers le condensateur et le condensateur dans ce cas est, pour ainsi dire, équivalent résistance avec une résistance bien définie (si vous oubliez toutes sortes de déphasages pour l'instant, nous en parlerons ci-dessous). Nous devons d’une manière ou d’une autre obtenir une relation entre le courant et la tension aux bornes du condensateur.

Pour l’instant, nous supposerons que dans le circuit alternatif, il n’y a qu’un condensateur et c’est tout. Sans aucun autre composant tel que résistances ou inductances. Permettez-moi de vous rappeler que dans le cas où nous n'avons que des résistances dans le circuit, un tel problème est résolu très simplement : le courant et la tension sont interconnectés selon la loi d'Ohm. Nous en avons parlé plus d'une fois. Tout y est très simple : divisez la tension par la résistance et obtenez le courant. Mais qu'en est-il du condensateur ? Après tout, un condensateur n’est pas une résistance. La physique des processus y est complètement différente, il n’est donc pas possible de simplement connecter le courant et la tension entre eux comme ça. Néanmoins, cela doit être fait, alors essayons de raisonner.

Revenons d’abord. Loin en arrière. Même très loin. À mon tout premier article sur ce site. Les anciens se souviennent peut-être qu’il s’agissait d’un article sur la force actuelle. Dans cet article même, il y avait une expression intéressante qui reliait la force du courant et la charge circulant à travers la section transversale du conducteur. C'est l'expression même

Quelqu'un pourrait soutenir que dans cet article sur la force actuelle, l'entrée s'est faite via Δq Et Δt- de très petites quantités de charge et le temps pendant lequel cette charge traverse la section du conducteur. Cependant, nous utiliserons ici la notation via qq Et dt- par différentiels. Nous aurons besoin d’une telle représentation plus tard. Si vous n’allez pas au plus profond des étendues sauvages de Matan, alors essentiellement qq Et dt il n'y a pas de différence particulière ici avec Δq Et Δt. Bien sûr, des personnes profondément compétentes en mathématiques supérieures peuvent contester cette affirmation, mais pour le moment, je ne veux pas me concentrer sur ces choses.

Nous avons donc retenu l’expression de la force actuelle. Rappelons maintenant comment les capacités d'un condensateur sont liées les unes aux autres AVEC, charge q, qu'il a accumulé en lui-même, et la tension U sur le condensateur qui s'est formé dans ce cas. Eh bien, nous nous souvenons que si un condensateur a accumulé une sorte de charge, une tension apparaîtra inévitablement sur ses plaques. Nous en avons également parlé auparavant, dans cet article. Nous aurons besoin de cette formule, qui relie simplement la charge à la tension

Exprimons la charge du condensateur à partir de cette formule :

Et maintenant, la tentation est très grande de substituer cette expression de la charge du condensateur à la formule précédente de l'intensité du courant. Regardez de plus près - alors l'intensité du courant, la capacité du condensateur et la tension sur le condensateur seront interconnectées ! Faisons cette substitution sans tarder :

Notre capacité est la quantité constante. Il est déterminé uniquement par le condensateur lui-même, son périphérique interne, type de diélectrique et tout ça. Nous avons parlé de tout cela en détail dans l'un des articles précédents. Par conséquent, la capacité AVEC le condensateur, puisqu'il s'agit d'une constante, peut être retiré en toute sécurité comme signe différentiel (ce sont les règles pour travailler avec ces mêmes différentiels). Mais avec tension U Vous ne pouvez pas faire ça ! La tension aux bornes du condensateur changera avec le temps. Pourquoi cela arrive-t-il? La réponse est élémentaire : à mesure que le courant circule à travers les plaques du condensateur, la charge va évidemment changer. Et un changement de charge entraînera certainement un changement de tension aux bornes du condensateur. Par conséquent, la tension peut être considérée comme une certaine fonction du temps et ne peut pas être supprimée sous le différentiel. Ainsi, après avoir effectué les transformations précisées ci-dessus, nous obtenons l'entrée suivante :

Messieurs, je m'empresse de vous féliciter, nous venons de recevoir une expression très utile qui relie la tension appliquée à un condensateur et le courant qui le traverse. Ainsi, si nous connaissons la loi de variation de tension, nous pouvons facilement trouver la loi de variation de courant à travers un condensateur en trouvant simplement la dérivée.

Mais qu’en est-il du cas contraire ? Disons que nous connaissons la loi de changement de courant à travers un condensateur et que nous voulons trouver la loi de changement de tension à ses bornes. Les lecteurs connaisseurs en mathématiques ont probablement déjà deviné que pour résoudre ce problème, il suffit simplement d’intégrer l’expression écrite ci-dessus. Autrement dit, le résultat ressemblera à ceci :

En fait, ces deux expressions parlent de la même chose. C'est juste que le premier est utilisé dans le cas où nous connaissons la loi du changement de tension aux bornes du condensateur et que nous voulons trouver la loi du changement du courant qui le traverse, et le second lorsque nous savons comment le courant change à travers le condensateur et nous voulons trouver la loi du changement de tension. Pour mieux vous souvenir de toute cette affaire, messieurs, je vous ai préparé une photo explicative. Il est illustré à la figure 1.

Figure 1 - Image explicative

Il présente essentiellement des conclusions sous une forme condensée dont il serait bon de se souvenir.

Messieurs, veuillez noter - les expressions résultantes sont valables pour toute loi de changement de courant et de tension. Il n’est pas nécessaire qu’il y ait un sinus, un cosinus, un méandre ou quoi que ce soit d’autre. Si vous avez une loi de changement de tension complètement arbitraire, voire complètement sauvage, non décrite dans aucune littérature Utah), fourni au condensateur, vous pouvez, en le différenciant, déterminer la loi de variation du courant à travers le condensateur. Et de même, si vous connaissez la loi de variation du courant à travers un condensateur Il) puis, après avoir trouvé l'intégrale, vous pouvez découvrir comment la tension va changer.

Nous avons donc découvert comment connecter le courant et la tension entre eux pour absolument toutes les options, même les plus folles, pour les modifier. Mais certains cas particuliers ne sont pas moins intéressants. Par exemple, le cas de quelqu'un qui est déjà tombé amoureux de nous tous sinusoïdale actuel Parlons-en maintenant.

Laissez la tension aux bornes d'un condensateur de capacité C change selon la loi du sinus de cette façon

Lequel quantité physique se cache derrière chaque lettre de cette expression, nous l'avons examiné en détail un peu plus tôt. Comment le courant va-t-il évoluer dans ce cas ? En utilisant les connaissances que nous avons déjà acquises, substituons bêtement cette expression dans notre formule générale et trouver la dérivée

Ou tu peux l'écrire comme ça

Messieurs, je tiens à vous rappeler que la seule différence entre le sinus et le cosinus est que l'un est déphasé par rapport à l'autre de 90 degrés. Eh bien, ou, pour le dire en langage mathématique, alors . On ne sait pas d'où vient cette expression ? recherche le sur Google formules de réduction. C'est une chose utile, ça ne ferait pas de mal de le savoir. Mieux encore, si vous connaissez cercle trigonométrique, tout cela se voit très clairement dessus.

Messieurs, je noterai immédiatement un point. Dans mes articles, je ne parlerai pas des règles de recherche de dérivées et de prise d'intégrales. j'espère au moins compréhension générale vous avez ces moments. Cependant, même si vous ne savez pas comment faire cela, j'essaierai de présenter le matériel de manière à ce que l'essence des choses soit claire même sans ces calculs intermédiaires. Nous avons donc maintenant reçu une conclusion importante : si la tension sur le condensateur change selon la loi des sinus, alors le courant qui le traverse changera selon la loi du cosinus. C'est-à-dire que le courant et la tension sur le condensateur sont décalés l'un par rapport à l'autre en phase de 90 degrés. De plus, nous pouvons relativement facilement trouver et valeur d'amplitude courant (ce sont les facteurs qui précèdent le sinus). Eh bien, c’est-à-dire ce pic, ce maximum qu’atteint le courant. Comme vous pouvez le voir, cela dépend de la capacité C condensateur, l'amplitude de la tension qui lui est appliquée U m et fréquences ω . Autrement dit, plus la tension appliquée est élevée, plus la capacité du condensateur et la fréquence plus élevée changements de tension, plus l'amplitude du courant atteint à travers le condensateur est grande. Construisons un graphique, représentant dans un champ le courant traversant le condensateur et la tension aux bornes du condensateur. Sans chiffres précis pour l’instant, nous nous contenterons de montrer la qualité du personnage. Ce graphique est présenté dans la figure 2 (l'image est cliquable).

Figure 2 - Courant traversant le condensateur et tension aux bornes du condensateur

Dans la figure 2, le graphique bleu est courant sinusoïdalà travers le condensateur, et le rouge est la tension sinusoïdale aux bornes du condensateur. Sur cette figure, il est très clairement visible que le courant est en avance sur la tension (les pics de la sinusoïde de courant sont situés À gauche pics correspondants de la sinusoïde de tension, c'est-à-dire qu'ils viennent plus tôt).

Faisons maintenant le travail à l'envers. Faites-nous connaître la loi du changement actuel JE(t)à travers un condensateur d'une capacité C. Et que cette loi soit aussi sinusoïdale

Déterminons comment la tension sur le condensateur changera dans ce cas. Utilisons notre formule générale avec l'intégrale :

Par analogie absolue avec les calculs déjà écrits, la tension peut être représentée ainsi

Ici, nous avons encore utilisé Une information intéressante de la trigonométrie qui . Et encore formules de réduction ils viendront à votre aide si la raison pour laquelle cela s'est produit n'est pas claire.

Quelle conclusion peut-on tirer de ces calculs ? Et la conclusion est toujours la même que celle déjà tirée : le courant traversant le condensateur et la tension sur le condensateur sont déphasés l'un par rapport à l'autre de 90 degrés. De plus, ils sont décalés pour une raison. Actuel devant tension. Pourquoi cela est-il ainsi? Quelle est la physique du processus derrière cela ? Voyons cela.

Imaginons que déchargé Nous avons connecté le condensateur à une source de tension. Au premier instant, il n’y a aucune charge dans le condensateur : il est déchargé. Et comme il n’y a pas de charges, il n’y a pas de tension. Mais il y a du courant, il apparaît immédiatement lorsque le condensateur est connecté à la source. Avez-vous remarqué, messieurs ? Il n'y a pas encore de tension (elle n'a pas eu le temps d'augmenter), mais il y a déjà du courant. Et d'ailleurs, à ce moment même de la connexion, le courant dans le circuit est maximum (un condensateur déchargé équivaut essentiellement à court-circuit Chaînes). Voilà pour le décalage entre la tension et le courant. Au fur et à mesure que le courant circule, la charge commence à s'accumuler sur les plaques du condensateur, c'est-à-dire que la tension commence à augmenter et le courant diminue progressivement. Et après un certain temps, tellement de charge s'accumulera sur les plaques que la tension sur le condensateur sera égale à la tension de la source et le courant dans le circuit s'arrêtera complètement.

Maintenant, prenons celui-ci accusé Nous déconnectons le condensateur de la source et le court-circuitons. Qu'obtiendrons-nous ? Mais pratiquement pareil. Au tout premier instant, le courant sera maximum et la tension sur le condensateur restera la même qu'elle était sans changement. Autrement dit, encore une fois, le courant est en avance et la tension change après. Au fur et à mesure que le courant circule, la tension commencera à diminuer progressivement et lorsque le courant s'arrêtera complètement, elle deviendra également nulle.

Pour une meilleure compréhension de la physique des processus en cours, vous pouvez à nouveau utiliser analogie avec la plomberie. Imaginons qu'un condensateur chargé soit un réservoir rempli d'eau. Ce réservoir est doté d'un robinet au fond par lequel vous pouvez évacuer l'eau. Ouvrons ce robinet. Dès que nous l'ouvrons, l'eau coulera immédiatement. Et la pression dans le réservoir diminuera progressivement à mesure que l’eau s’écoule. Autrement dit, un filet d'eau provenant d'un robinet dépasse le changement de pression, tout comme le courant dans un condensateur dépasse le changement de tension à ses bornes.

Un raisonnement similaire peut être effectué pour un signal sinusoïdal, lorsque le courant et la tension changent selon la loi sinusoïdale, et même pour n'importe quel signal. Le point, je l’espère, est clair.

Prenons un peu calcul pratique courant alternatif à travers un condensateur et des graphiques de tracé.

Disons une source de tension sinusoïdale, la valeur efficace est 220 V, et la fréquence 50 Hz. Eh bien, c'est-à-dire que tout est exactement comme dans nos prises. Un condensateur d'une capacité de 1 µF. Par exemple, un condensateur à film K73-17, conçu pour une tension maximale de 400 V (et les condensateurs pour des tensions inférieures ne doivent jamais être connectés à un réseau 220 V), est disponible avec une capacité de 1 μF. Pour vous donner une idée de ce à quoi nous avons affaire, dans la figure 3 j'ai placé une photographie de cet animal (merci à Diamond pour la photo)

Figure 3 - Recherche de courant à travers ce condensateur

Il est nécessaire de déterminer quelle amplitude de courant traversera ce condensateur et de construire des graphiques de courant et de tension.

Nous devons d’abord écrire la loi du changement de tension dans une prise. Si tu te souviens, amplitude la valeur de tension dans ce cas est d'environ 311 V. Pourquoi, d'où cela vient et comment noter la loi des changements de tension dans une prise peut être lu dans cet article. Nous présenterons immédiatement le résultat. Ainsi, la tension dans la prise changera selon la loi

Nous pouvons maintenant utiliser la formule obtenue précédemment, qui reliera la tension dans la prise au courant traversant le condensateur. Le résultat ressemblera à ceci

Nous avons simplement substitué dans la formule générale la capacité du condensateur spécifiée dans la condition, la valeur d'amplitude de la tension et la fréquence circulaire de la tension du réseau. En conséquence, après avoir multiplié tous les facteurs, nous obtenons la loi de changement de courant suivante :

C'est tout, messieurs. Il s'avère que la valeur d'amplitude du courant traversant le condensateur est légèrement inférieure à 100 mA. Est-ce beaucoup ou un peu ? La question ne peut pas être qualifiée de correcte. Selon les normes des équipements industriels, où apparaissent des centaines d'ampères de courant, c'est très peu. Oui et pour appareils ménagers, où des dizaines d'ampères ne sont pas rares également. Cependant, même un tel courant représente un grand danger pour les humains ! Il s'ensuit qu'il ne faut pas saisir un tel condensateur connecté à un réseau 220 V. Cependant, sur ce principe, il est possible de fabriquer ce que l'on appelle des alimentations avec un condensateur d'extinction. Eh bien, c'est un sujet pour un article séparé et nous n'y reviendrons pas ici.

Tout cela est bien, mais on a presque oublié les graphiques qu'il faut construire. Nous devons le réparer de toute urgence ! Ainsi, ils sont présentés sur la figure 4 et la figure 5. Sur la figure 4, vous pouvez observer un graphique de la tension dans la prise, et sur la figure 5 - la loi de changement de courant à travers un condensateur connecté à une telle prise.

Figure 4 - Graphique de tension de sortie

Figure 5 - Graphique du courant traversant un condensateur

Comme nous pouvons le voir sur ces images, le courant et la tension sont décalés de 90 degrés, comme ils devraient l’être. Et peut-être que le lecteur a une idée : si le courant circule à travers un condensateur et qu'une certaine tension chute à ses bornes, une certaine puissance devrait probablement également être libérée à ses bornes. Cependant, je m'empresse de vous prévenir - pour le condensateur, la situation est absolument pas de cette façon. Si nous considérons un condensateur idéal, aucune puissance ne sera libérée sur celui-ci, même lorsque le courant circule et que la tension chute à ses bornes. Pourquoi? Comment ça? À ce sujet - dans les prochains articles. C'est tout pour aujourd'hui. Merci d'avoir lu, bonne chance et à la prochaine fois !

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Si un condensateur est inclus dans le circuit courant continu, alors un tel circuit sera ouvert, puisque les plaques du condensateur sont séparées par un diélectrique et aucun courant ne circulera dans le circuit. Sinon, cela se produit dans un circuit à courant alternatif. Le courant alternatif est capable de circuler dans un circuit s'il contient un condensateur. Cela n’est pas dû au fait que les charges sont soudainement devenues capables de se déplacer entre les plaques du condensateur. Dans un circuit à courant alternatif, le condensateur qui y est inclus se charge et se décharge périodiquement en raison de l'action Tension alternative.

Considérons le circuit de la figure 1, qui comprend un condensateur. Nous supposerons que la résistance des fils et des plaques du condensateur n'est pas significative, la tension alternative évolue selon la loi harmonique :

Par définition, la capacité aux bornes d’un condensateur est :

La tension aux bornes du condensateur est donc :

D'après l'expression (3), il est évident que la charge sur le condensateur changera selon la loi harmonique :

La force actuelle est :

En comparant les lois des fluctuations de tension sur un condensateur et l'intensité du courant, nous voyons que les fluctuations de courant sont en avance sur la tension de . Ce fait reflète le fait qu'au moment où le condensateur commence à se charger, le courant dans le circuit est maximum lorsque la tension est nulle. Au moment où la tension atteint son maximum, le courant tombe à zéro.

Pendant la période où le condensateur est chargé à sa tension maximale, l'énergie entrant dans le circuit est stockée sur le condensateur sous forme d'énergie de champ électrique. Pour le prochain trimestre de la période énergie donnée retourne dans le circuit lorsque le condensateur se décharge.

L'amplitude du courant (), basée sur l'expression (5), est égale à :

Capacité d'un condensateur

Une grandeur physique égale au produit inverse de la fréquence cyclique et de la capacité d'un condensateur est appelée sa capacité () :

Rôle capacitance comparez le rôle de la résistance active (R) dans la loi d'Ohm :

où est la valeur d'amplitude du courant ; - amplitude de tension. Pour la capacité, la valeur du courant efficace est liée à valeur effective tension similaire à l'expression (8) (en tant que courant et tension pour le courant continu) :

Sur la base de (9), ils disent que la résistance du condensateur au courant alternatif.

À mesure que la capacité du condensateur augmente, le courant de recharge augmente. Alors que la résistance d'un condensateur au courant continu est infiniment grande (dans un cas idéal), la capacité est finie. Avec l'augmentation de la capacité et (ou) de la fréquence, elle diminue.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

Exercice	Si vous prenez trois condensateurs d'une capacité de C F chacun, connectez-les en parallèle, connectez-les à un réseau avec une tension de 220 V, combien énergie électrique une telle connexion consommera-t-elle si la résistance des fils et des plaques du condensateur n'est pas prise en compte ?
Solution	La tension sur les plaques du condensateur est en retard sur le courant en phase de . Cela doit être compris de cette façon : jusqu'à ce que le courant traverse le condensateur, il n'y a aucune charge sur ses plaques et, par conséquent, la différence de potentiel (tension) entre les plaques est nulle. La puissance alternative (P) est égale à : avec une différence de phase, la puissance est nulle. Le condensateur est un élément réactif du circuit et ne consomme pas d'énergie électrique. Durant l'alternance positive, il accumule de l'énergie électrique (charges) ; pendant l'alternance négative, le condensateur libère de l'énergie vers le réseau (décharges).
Répondre	Idéalement, la connexion des condensateurs ne consommera pas d'énergie électrique.

EXEMPLE 2

Exercice	Quel condensateur doit être inclus dans le circuit à courant alternatif si la tension du réseau est UВ, l'intensité du courant est I A et la fréquence des oscillations dans le réseau est Hz ?
Solution	La base pour résoudre le problème est l'expression :

Nous continuons à étudier l'électronique, et nous avons ensuite une analyse du comportement d'un condensateur dans un circuit à courant alternatif et continu, à quoi il sert, ainsi que plusieurs exemples d'application pratique.

Le condensateur est un élément passif circuit électrique, composé de deux plaques conductrices séparées par une sorte de diélectrique.

Propriétés et fonctions exécutées

La tâche principale d'un condensateur est d'accumuler une certaine quantité de charge électrostatique sur les plaques après l'avoir connecté à un circuit sous tension. Lorsque l’alimentation est coupée, le condensateur conserve la charge résultante.

• Si le condensateur est connecté à un circuit fermé, mais sans alimentation, ou si la tension qu'il contient est inférieure à celle accumulée dans le condensateur, une décharge complète ou partielle de l'élément se produira, libérant l'énergie accumulée.

• Introduisons immédiatement la notion de capacité. En termes simples, il s’agit de la quantité d’énergie électrique que peut accumuler un élément connecté au réseau. Ce paramètre est désigné par la lettre latine « C » et il se mesure en Farads (F).

Intéressant à savoir ! Condensateurs CA grande capacité capable de créer décharge rapide des impulsions très puissantes. Ils peuvent être utilisés, par exemple, dans de puissants flashs photo.

• La capacité est calculée à l'aide de la formule suivante : C=q/U, où q est la charge sur une plaque en Coulombs (la quantité d'énergie traversant le conducteur en 1 seconde à un courant de 1 Ampère) ; et U – Tension en Volts entre les coques.

• Le corps de tout condensateur contient des données sur ses principaux paramètres, notamment sa capacité. Sur la photo ci-dessus il est surligné en rouge, c'est la désignation. Vous y trouverez également la tension de fonctionnement et la température.
• Tout est simple, mais il convient de considérer que la capacité indiquée est nominale, alors que sa valeur réelle peut différer assez considérablement, ce qui est influencé par de nombreux facteurs.
• La capacité d'un condensateur peut varier d'unités de picofarads à des dizaines de farads, en fonction de la surface de l'électrode (généralement une feuille d'aluminium).

Intéressant à savoir ! Pour augmenter la capacité utile, la feuille est enroulée en rouleaux - c'est ainsi que l'on obtient des condensateurs cylindriques.

Si le circuit nécessite une grande capacité de condensateur, ils sont alors connectés en parallèle. Dans ce cas, la tension de fonctionnement est maintenue, mais la capacité augmentera en proportion directe, c'est-à-dire qu'elle sera la somme des capacités des condensateurs connectés.

Si les condensateurs sont connectés en série, la capacité ne changera pas, ou plutôt, elle sera légèrement inférieure à la capacité minimale incluse dans le circuit. Pourquoi une telle connexion est-elle nécessaire ? Grâce à cela, la probabilité de panne de l'un des condensateurs est réduite au minimum, c'est-à-dire qu'ils semblent répartir la charge.

• Les condensateurs sont également caractérisés par un paramètre tel que la capacité spécifique. Il s'agit du rapport direct entre la capacité d'une pièce électrique et la masse ou le volume du diélectrique. Les valeurs maximales de ce paramètre peuvent être atteintes avec la plus petite épaisseur de l'entretoise diélectrique, cependant, pour décomposer un tel condensateur, une tension plus faible est nécessaire, dont nous parlerons maintenant.
• Le marquage des pièces indique également la tension nominale. Tout ici est extrêmement simple - cette valeur indique le niveau de tension maximum dans le circuit auquel le composant radio peut fonctionner pendant toute sa durée de vie sans modifier de manière significative ses paramètres spécifiés.
• D'où une conclusion simple : la tension aux bornes du condensateur ne doit pas dépasser la valeur nominale, sinon elle pourrait éclater.
• Le niveau de tension nominale dépend des matériaux à partir desquels le condensateur est assemblé.

Le concept de polarité des condensateurs et leur défaillance

Intéressant à savoir ! De nombreux types de condensateurs tension admissible diminuera à mesure qu'il chauffe, de sorte que la température maximale de fonctionnement est également indiquée sur le corps du produit.

La défaillance des condensateurs est une défaillance très courante en génie électrique. Ils peuvent « mourir » tranquillement, simplement en gonflant, ou sous la canonnade d’une forte explosion, inondant toutes les parties proches d’électrolyte, sous la « fumée de scène » et d’autres effets.

C'est pourquoi la défaillance de cet élément peut être diagnostiquée purement visuellement, sans utiliser d'équipement de test, mais pas toujours.

De nombreux condensateurs électrolytiques (avec un diélectrique à oxyde), en raison des particularités de l'interaction entre le diélectrique et l'électrolyte, ne sont capables de fonctionner que si une certaine polarité est respectée, comme l'indique le marquage correspondant sur le corps de la pièce.

• Lorsque vous essayez de les connecter à un circuit en polarité inversée, les condensateurs tombent généralement en panne immédiatement - le diélectrique est détruit, l'électrolyte bout, entraînant la même explosion.
• Les condensateurs explosent assez souvent, notamment dans les appareils pulsés. Cela se produit en raison d'une surchauffe, d'une fuite ou d'une augmentation de l'équivalent résistance en sérieà mesure que la pièce vieillit.
• Ce n'est un secret pour personne qu'une pièce endommagée dans n'importe quel circuit peut être remplacée par une nouvelle et que l'appareil fonctionnera comme avant. Cependant, les conséquences d'une explosion peuvent être assez graves - les éléments voisins seront endommagés, ce qui compliquera grandement le réparation, et son prix augmentera.

Pour réduire les conséquences, une vanne est installée sur les boîtiers des condensateurs de grande capacité ou une encoche est réalisée à l'extrémité sous la forme des lettres « X, K et T ». De tels condensateurs explosent très rarement, du fait que la vanne ou le boîtier effondré le long de l'encoche libère l'électrolyte sous forme de fumées caustiques, c'est-à-dire que la pression à l'intérieur du boîtier diminue.

Autres paramètres

En plus des paramètres dont nous avons déjà parlé, les condensateurs ont une inductance et leur propre résistance, le circuit d'un condensateur réel peut donc être représenté comme suit.

Ceux-ci incluent (indiqués comme dans le diagramme ci-dessus) :

Types de condensateurs

Les condensateurs sont classés tout d'abord selon le type de diélectrique utilisé, qui détermine tous les paramètres électriques de l'élément.

• Condensateurs à vide– leur structure est telle que plusieurs cylindres coaxiaux, intégrés en un seul, sont situés dans un cylindre de verre extérieur. Ces appareils se caractérisent par la puissance par unité de volume la plus élevée.

• Condenseurs à air ou à gaz- sont permanents et capacité variable. Ils sont principalement utilisés dans les équipements de mesure électriques, les récepteurs radio et les émetteurs, car ils permettent de configurer des circuits oscillants.
• Condensateurs à diélectrique liquide ;

• Condensateurs à diélectriques inorganiques solides– il s’agit notamment de modèles sur verre-émaux, vitrocéramique, films de verre, mica, céramique, etc. De tels condensateurs se caractérisent par une très grande capacité, malgré leurs dimensions modestes.

• Condensateurs à diélectriques organiques solides– ici aussi, la variété est grande : papier et métal, film et combinés.

• Séparément, nous pouvons distinguer les condensateurs électrolytiques et les condensateurs à oxyde-semi-conducteur., car ils se distinguent par une grande capacité spécifique. Ils utilisent une couche d'oxyde autour d'une anode métallique comme diélectrique. La deuxième plaque est soit un électrolyte, dans le premier cas, soit un semi-conducteur, dans le second. L'anode, selon le condensateur, peut être constituée de feuille de tantale, de niobium ou d'aluminium, ainsi que de poudre frittée.

Cette classification n'est pas la seule et distingue les condensateurs et, si possible, en modifiant leur capacité :

• Les condensateurs constants sont des condensateurs dont la capacité est constante tout au long de leur durée de vie, sans compter les modifications liées au vieillissement de la pièce.

• Variables - ce type est capable de modifier sa capacité pendant le fonctionnement de l'équipement. Le contrôle de tels condensateurs est réalisé par la mécanique, tension électrique, ainsi que la température.

• Ajustage - la capacité de ces condensateurs peut également changer, mais cela ne se produit pas pendant le fonctionnement de l'équipement, mais une seule fois, lors de l'installation ou de la configuration. Ils sont principalement utilisés pour niveler les capacités initiales des circuits correspondants, ainsi que pour ajuster les paramètres des circuits de circuit.

Application de condensateurs

En conclusion de la première partie de l'article, nous ne pouvons qu'attirer l'attention sur les domaines d'application de ces éléments des circuits électriques. Et ils sont utilisés partout.

• Ils sont combinés avec des inductances et des résistances pour produire des circuits dans lesquels les propriétés du courant dépendront de sa fréquence, par exemple un filtre ou un circuit de fréquence retour circuit oscillatoire.
• Dans les systèmes qui nécessitent la création d'une impulsion puissante, dont nous avons déjà parlé aujourd'hui - flashs d'appareil photo, lasers pulsés, générateurs Marx, etc.
• Les condensateurs sont également utilisés comme éléments de mémoire, car ils sont capables de conserver une charge assez longtemps. La même propriété est utilisée dans les appareils conçus pour stocker de l’énergie.
• Si nous parlons d'électrotechnique au niveau industriel, les condensateurs sont utilisés pour compenser puissance réactive et comme filtres pour les harmoniques supérieures.

Et cela ne concerne pas tous les domaines, mais nous pensons que cela suffit pour l'instant. Passons plutôt aux expériences et voyons ce qui arrive au courant lorsqu'il traverse un condensateur.

Condensateur dans les circuits de courant électrique

Nous comprenons donc à peu près ce qu’est un condensateur, mais nous n’avons pas encore vraiment compris comment fonctionne cet élément.

Circuit CC

Si nous parlons en mots simples, alors un condensateur, ou « conder », comme on l'appelle communément, est un petit élément qui, comme une batterie, est capable d'accumuler une certaine charge, qu'il est prêt à décharger en quelques secondes

Intéressant à savoir ! Contrairement à une batterie, il n’y a aucune source de CEM dans un condensateur.

Pour que le conducteur se décharge, il doit fermer les contacts directement ou via un circuit. Il semble que tout soit clair, mais comment le courant circule-t-il dans le condensateur lorsqu'il est connecté au réseau ?

• Commençons par le courant continu et menons une petite expérience. Pour ce faire, nous avons besoin du condensateur lui-même, d'une source CC de 12 volts et d'une ampoule avec des fils, également de 12 volts.

• Nous connectons tout cela ensemble, comme le montre la photo ci-dessus, et nous voyons que rien ne se passe - la lumière ne s'allume pas.

• On change la position du « crocodile » de manière à permettre au courant de contourner le condensateur. Et voilà ! La lumière s'est allumée ! Pourquoi cela arrive-t-il?
• C'est simple, rappelez-vous simplement que le courant traverse un condensateur uniquement lorsqu'il se charge et se décharge, et que la tension sera toujours en retard sur le courant.
• Un condensateur déchargé s'apparente à un court-circuit dans le circuit - lorsqu'il est connecté à une source de tension, au premier instant, il n'y a pas de tension, mais il y a un courant qui, à ce moment, est maximum ( c'est le décalage).
• Le courant circule à travers le condensateur et il commence à accumuler des charges, augmentant sa tension interne jusqu'à ce qu'elle soit égale à la tension de la source d'alimentation et que le condensateur remplisse toute sa capacité.
• À ce moment-là, le courant cesse de circuler et, comme le condensateur ne peut pas se décharger, l'ampoule ne s'allumera pas.
• Ce procédé peut être comparé à un système d'eau sous forme de vase communicant, séparé par une vanne, avec une partie vide et l'autre pleine. Retirez l'obstacle et l'eau s'écoulera dans le deuxième récipient jusqu'à ce que les pressions s'égalisent, c'est-à-dire que la pression tombe à zéro.
• Que se passerait-il si le condensateur était déconnecté du circuit et court-circuité ? Oui, tout est pareil ! Au premier instant, le courant sera maximum à une tension constante. Le courant avancera et la tension le suivra jusqu'à ce que toute la charge disparaisse.
• Prenons encore une fois comme exemple système d'eau, composé d'un réservoir plein, qui fera office de condenseur, et d'un robinet dessus, à travers lequel l'eau pourra être évacuée. Nous ouvrons le robinet et voyons que l'eau coule immédiatement, tandis que la pression (tension) chute progressivement au fur et à mesure que le récipient se vide.

Les mêmes schémas sont caractéristiques du courant sinusoïdal dont nous parlerons maintenant.

Circuit CA

Commençons par réaliser une expérience, puis expliquons-la dans un langage simple.

Nous aurons besoin : d'un condensateur d'une capacité de 1 microfarad, d'une résistance régulière de 100 Ohm et d'un générateur de fréquence. Nous connectons le tout, comme le montre la photo suivante.

Ensuite, selon le schéma, nous connectons un oscilloscope numérique qui fonctionnera en mode deux canaux pour voir les signaux à l'entrée et à la sortie : le premier canal (rouge) est ce que produit le générateur, et le second (jaune) est ce qui est retiré de la charge, c'est-à-dire de la résistance.

• Ainsi, nous avons déjà vu qu’un condensateur ne laisse pas passer le courant continu (courant de fréquence nulle). Que se passe-t-il si vous appliquez une fréquence de 100 Hz ?

• Un signal est fourni par le générateur avec une amplitude de 2 Volts et une fréquence de 100 Hz. Sur le deuxième canal, nous voyons la même fréquence, mais une amplitude beaucoup plus petite de 136 millivolts. Dans ce cas, le signal est déformé par les interférences captées depuis l’espace environnant.
• Le graphique jaune s'est déplacé vers la gauche, devant le rouge. Devant vous se trouve le même déphasage.

Conseil! Ici, il convient de comprendre que seule la phase est en avance, pas le signal. DANS sinon devant nous se trouverait une simple machine à voyager dans le temps, et tout serait dans les limites de l'entendement.

• Autrement dit, nous entendons la différence entre les phases initiales de tensions qui ont la même fréquence.

• Augmentons maintenant la fréquence à 500 Hz. Nous voyons que l'amplitude du signal a augmenté jusqu'à 560 millivolts et que le déphasage est devenu plus petit.

• Nous augmentons la fréquence à 2 kHz - la tendance se poursuit.

• Maintenant, nous réglons la fréquence sur 10 kHz, et nous voyons que l'amplitude est presque égale et que le déphasage est presque imperceptible.

• Nous définissons la fréquence maximale sur le générateur et voyons que les indicateurs de canal sont presque égaux.

Qu'est-ce-que tout cela veut dire? Plus la fréquence est élevée, plus la résistance d'un condensateur dans un circuit à courant alternatif est faible. Dans le même temps, le déphasage disparaît également.

Intéressant à savoir ! Lors de la connexion d'un courant continu dont la fréquence est nulle, le déphasage est de π/2 ou 90 degrés.

Mais est-ce que seule la fréquence affecte la résistance des condensateurs dans un circuit alternatif ? Répétons notre expérience, mais avec un condensateur de plus petite capacité, disons 0,1 microfarad.

• On démarre, comme la dernière fois, avec une fréquence de 100 Hz. On remarque immédiatement que l'amplitude a diminué à 101 millivolts, alors qu'elle était auparavant de 136.

• L'amplitude est encore plus petite.

• Sur fréquences maximales la résistance est déjà faible, mais le déphasage et l'amplitude plus faible demeurent.

Nous tirons des conclusions simples et comprenons que la résistance d'un condensateur dépend également de sa capacité - plus elle est grande, plus la résistance est faible.

Pour tenter de répondre à la question de savoir comment calculer la résistance d'un condensateur au courant alternatif, les mathématiciens et les physiciens ont dérivé la formule suivante :

Mettez la fréquence égale à zéro dans cette formule et vous obtenez une résistance nulle ou infinie. En pratique, nous avons un véritable filtre passe-haut : soudez un condensateur devant le haut-parleur et vous entendrez qu'il ne fait que reproduire hautes fréquences. Il est facile d'installer un tel filtre de vos propres mains - les instructions ne sont nécessaires que lors du calcul des paramètres de résistance.

Eh bien, que se passe-t-il à l’intérieur du condensateur lui-même en ce moment ?

On se souvient qu'il existe un courant sinusoïdal. Un tel courant consiste en une période répétitive dont la première moitié circule dans un sens et la seconde dans le sens opposé. Les périodes sont divisées en demi-cycles, chacun comportant des phases de tension croissante, maximale et décroissante.

• Nous avons donc analysé la période du premier trimestre en utilisant le courant continu comme exemple : le condensateur se charge jusqu'à ce que sa tension atteigne une valeur maximale.
• Au début du deuxième trimestre, la tension sur le générateur commence à diminuer, s'accélérant. La différence de tension qui en résulte provoque la décharge du condensateur, donnant du courant dans la direction du générateur, c'est-à-dire dans la direction opposée à celle dans laquelle il circulait pendant la charge - il fournit une résistance.
• Au moment où se termine le premier demi-cycle, la tension dans le circuit et le condensateur devient nulle, tandis que le courant, au contraire, devient maximum (nous avons analysé cette dépendance ci-dessus).
• Le troisième trimestre commence et le condensateur se charge à nouveau, uniquement en polarité inversée. Dans ce cas, le courant continue de circuler dans la même direction, commençant à diminuer à mesure que la tension à l’intérieur du condensateur augmente.
• Le quatrième quart est similaire au deuxième : le condensateur est déchargé et le courant circule dans la direction opposée. Autrement dit, les deux demi-cycles sont littéralement des copies miroir l’un de l’autre.

En conséquence, nous constatons qu'au cours d'une période, le condensateur parvient à se charger et à se décharger deux fois, ce qui indique le passage constant des courants de charge et de décharge dans le circuit, c'est-à-dire que le courant ici est variable.

Si nous avions utilisé une ampoule au lieu d’une résistance dans notre expérience, nous aurions vu sa lueur. Cependant, le courant qui l'alimente serait un courant de charge et de décharge, et ne traverserait pas le diélectrique du condensateur.

Plus la capacité du condensateur est grande, plus la charge est transférée au circuit pendant les cycles de charge et de décharge de cet élément et, par conséquent, la résistance diminue. L'augmentation de la fréquence donne le même effet, mais en raison de la quantité de charge transférée dans le même temps, c'est pourquoi le courant augmente également. C'est comme deux hommes d'affaires : l'un reçoit un revenu en réalisant une grosse majoration en vendant un article unique, et le second a la même chose, mais en raison d'un chiffre d'affaires plus important avec une majoration plus petite.

En raison de cette relation simple, la résistance qu’un condensateur fournit au courant dans un circuit est appelée capacitive.

Nous finirons probablement ici. Nous avons expliqué populairement ce que c'est circuit électrique AC avec un vrai condensateur. Oui, le matériel n'est pas facile à maîtriser, mais si vous le comprenez, ce n'est pas si effrayant. De plus, assurez-vous de regarder la vidéo que nous avons sélectionnée pour tout capturer questions possibles enfin.

CONDENSATEUR- signifie stockage. Dans les équipements radio et électroniques, un condensateur est un dispositif de stockage de charges électriques. Le condensateur le plus simple est constitué de deux plaques métalliques séparées par une couche diélectrique. Un diélectrique est un matériau qui ne conduit pas le courant électrique et possède certaines propriétés dont nous parlerons un peu plus tard.

Un condensateur étant un dispositif de stockage, il doit avoir une certaine capacité (volume pour stocker les charges). La capacité d'un condensateur est affectée par la surface des plaques (également appelées « plaques »), la distance entre les plaques et la qualité du diélectrique. Les bons diélectriques comprennent le vide, l'ébonite, la porcelaine, le mica, le polyéthylène, la textolite et de nombreux autres matériaux synthétiques.
La figure montre un simple condensateur avec deux plaques parallèles de surface S (S = m * n), situées dans le vide à une distance d l'une de l'autre.

Si une tension Uab est appliquée entre les plaques supérieure et inférieure du condensateur, alors les mêmes charges positives +q et négatives -q, appelées libres, s'accumuleront sur les plaques supérieure et inférieure du condensateur. Un champ électrique apparaît entre les plaques, indiqué sur la figure par la lettre E.
La capacité de notre condensateur (notée par la lettre C) sera : C = Eo*S/d, où Eo est la constante électrique (pour le vide) Eo = 8,854 * 10 -12 F/m (Farad par mètre).
Si un diélectrique est placé entre les plaques,

alors la capacité du condensateur sera : C = Er * Eo *S / d. Dans la formule de calcul de la capacité, la valeur Er a été ajoutée - la constante diélectrique relative du diélectrique introduit.
De la formule, il résulte que la capacité du condensateur augmente de la valeur Er de la perméabilité diélectrique. Ainsi, plus la surface S des plaques du condensateur est grande, plus de valeur Er et plus la distance d entre les plaques est petite, plus la capacité du condensateur est grande. L'unité SI de base de capacité est le farad (F). La capacité de 1F est très grande. En génie électrique, des unités sous-multiples de capacité sont généralement utilisées :
microfarad (μF), 1 μF = 1*10 -6 F,
nanofarad (nF), 1nF = 1*10 -9 F, et
picofarad (pF), 1pF = 1*10 -12 F.

Lors du choix d'un diélectrique pour condensateurs, en plus de la constante diélectrique relative du diélectrique, deux paramètres plus importants sont pris en compte :
1) Rigidité électrique - la résistance du diélectrique lorsqu'il est appliqué aux plots du condensateur haute tension. À faible résistance électrique, une panne électrique peut se produire et le diélectrique deviendra un conducteur de courant électrique ;
2) Résistivité volumique - la résistance électrique d'un diélectrique au courant continu. Plus la résistivité du diélectrique est grande, moins les charges accumulées dans le condensateur fuient.

CONDENSATEUR DANS UN CIRCUIT CC. Sur le graphique, l'accumulation de charge par un condensateur ressemble à celle de la figure 1.

Le temps de charge du condensateur dépend de la capacité du condensateur (à la même tension appliquée). Plus la capacité du condensateur est grande, plus le temps de charge est long. Une image similaire (Fig. 2) est observée lors de la décharge d'un condensateur dans une résistance. A même résistance, le temps de décharge est plus long pour un condensateur de plus grande capacité.

CONDENSATEUR DANS LE CIRCUIT AC. Si la tension appliquée à l'élément capacitif change d'amplitude (tension alternative), alors la charge du condensateur changera également, c'est-à-dire qu'un courant apparaîtra dans l'élément capacitif.

Le courant Ic traversant le condensateur dépend de la fréquence f de la tension alternative appliquée et de la capacité C du condensateur. Si pour le courant continu la résistance du condensateur peut être considérée comme égale à l'infini, alors pour le courant alternatif le condensateur a une certaine résistance. La résistance au courant alternatif Rc du condensateur est calculée à l'aide de la formule indiquée sur la figure.
Dans la formule de calcul de la capacité au courant alternatif, la fréquence est exprimée en hertz, et la capacité du condensateur en farads. De la formule, on peut voir qu'avec une fréquence f croissante, avec une capacité constante du condensateur, la résistance Rc diminue, de même, avec une augmentation de la capacité du condensateur à une fréquence constante, la résistance Rc diminue également. Les condensateurs, ainsi que les résistances, peuvent être connectés en parallèle ou en série pour obtenir une capacité Co donnée. Les formules pour calculer la capacité résultante sont présentées sur la figure.

CONCEPTION, PARAMÈTRES ET TYPES DE CONDENSEURS. Supposons que nous concevons un condensateur et essayons, ayant déjà certaines connaissances, de calculer la capacité du condensateur. Comme on le sait, la capacité d'un condensateur dépend de la surface des plaques S, de la distance entre les plaques d et de la constante diélectrique Er du diélectrique utilisé. Les plaques du condensateur sont constituées de métaux ayant une bonne conductivité électrique - aluminium, cuivre, argent, or. La capacité du condensateur ne dépend pas de l'épaisseur des plaques, donc plus les plaques du condensateur sont fines, mieux c'est - nous économisons du métal et réduisons le volume géométrique du condensateur.

La distance d ne doit pas être trop petite pour éviter un claquage électrique du diélectrique.
Choisissons le matériau le plus courant comme diélectrique - getinax avec Er égal à 6 ... 8. Prenons Er pour notre condensateur égal à 7.

La surface S est calculée pour une plaque de condensateur, à condition que les dimensions linéaires des plaques soient les mêmes. Si l'une des plaques a une longueur ou une largeur plus courte, la surface est calculée pour la plaque la plus petite.
Toutes les dimensions - la longueur et la largeur des parements ainsi que la distance qui les sépare doivent être exprimées en mètres. Prenons les dimensions comme indiqué sur la figure. Remplaçons nos données dans la formule de calcul de la capacité du condensateur : C = Er * Eo * S / d ;
C = 7 * 8,854 * 10 -12 * 0,0025 / 0,001 = 0,000000000155F (farads).
Élevons le résultat à la puissance 12 pour obtenir la valeur de la capacité en picofarads :
C = 0,000000000155 12 = 155pF.
La capacité du condensateur de 155pF que nous avons obtenu est très petite ; ces capacités sont généralement utilisées dans des équipements fonctionnant à des fréquences élevées de courant alternatif de l'ordre de 1 à 600 MHz (mégahertz).
Imaginez que nous développons une radio de poche miniature qui nécessite environ 30 de ces condensateurs.

Si nous installons 30 condensateurs que nous avons développés dans un circuit, sans compter les autres composants radio nécessaires, notre récepteur radio ne se révélera pas miniature. Le fait est que le volume de nos condensateurs à lui seul s'avérera tel qu'il ne pourra en aucun cas être qualifié d'acceptable.
Le volume d'un condensateur Vc est égal à Vc = 5 cm * 5 cm * 0,1 cm
Vc = 2,5 cm au cube. Alors le volume de 30 condensateurs sera égal à :
V = 30 * 2,5 = 75 cm au cube.
Que faire, comment réduire le volume géométrique d'un condensateur destiné à être utilisé dans un équipement radio miniature ? Pour résoudre ce problème, la distance entre les plaques est réduite au maximum, puis la capacité augmente et le volume géométrique du condensateur diminue. Mais la distance est réduite à certaines limites, sinon le condensateur brisera même à basse tension fournie au condensateur. A ce propos, la tension qu'il peut supporter est indiquée sur chaque condensateur.

Pour réduire la surface des plaques, le condensateur est réalisé multicouche, composé de plusieurs condensateurs connectés en parallèle (rappelez-vous la formule de connexion en parallèle des condensateurs).
Des films minces constitués de matériaux synthétiques sont utilisés comme diélectrique dans les condensateurs miniatures, et une feuille métallique, le plus souvent en aluminium, est utilisée comme plaques.

Le corps du condensateur indique généralement son type, sa capacité et sa tension de fonctionnement. Les paramètres restants du condensateur sont déterminés à partir d'ouvrages de référence. La capacité du condensateur est indiquée différemment que sur schémas électriques. Par exemple, une capacité de 2,2 pF est désignée 2P2, une capacité de 1 500 pF est 1H5, une capacité de 0,1 µF est M1, une capacité de 2,2 µF est 2M2, une capacité de 10 µF est 10M.
Avec les condensateurs conventionnels KM, KD, MBM, etc., il est difficile d'obtenir une grande capacité avec de petites dimensions ; c'est pourquoi des condensateurs dits électrolytiques ont été développés dans lesquels un liquide électrolytique spécial avec un Er très élevé est utilisé comme condensateur. diélectrique. La capacité de ces condensateurs peut atteindre des centaines de milliers de microfarads. L'inconvénient de tels condensateurs est la faible tension de fonctionnement (jusqu'à 500 V) et le respect obligatoire de la polarité lors de la connexion au circuit.
Pour configurer et régler certains types d'équipements radio, comme une radio ou un téléviseur, des condensateurs spéciaux à capacité variable sont utilisés.

Selon leur objectif, ces condensateurs sont appelés « condensateurs de réglage » et « condensateurs variables ».
Capacité des variables et condensateurs de réglage change mécaniquement, en modifiant la distance entre les plaques ou en modifiant la surface des plaques. L'air ou la porcelaine sont utilisés comme diélectrique dans ces condensateurs.
En conclusion, il convient de noter qu'à l'heure actuelle, en raison du développement rapide de la radioélectronique, les condensateurs trimmer et variables ne sont pratiquement pas utilisés. Ils sont remplacés avec succès par des filtres spéciaux et des dispositifs à semi-conducteurs qui ne nécessitent pas de modifications mécaniques des paramètres.

Cela peut être facilement confirmé par des expériences. Vous pouvez allumer une ampoule en la connectant à une alimentation secteur via un condensateur. Le haut-parleur ou les combinés continueront à fonctionner s'ils ne sont pas connectés au récepteur directement, mais via un condensateur.

Un condensateur est constitué de deux ou plusieurs plaques métalliques séparées par un diélectrique. Ce diélectrique est le plus souvent du mica, de l'air ou de la céramique, qui sont les meilleurs isolants. Il est tout à fait naturel que le courant continu ne puisse pas traverser un tel isolant. Mais pourquoi le courant alternatif le traverse-t-il ? Cela semble d'autant plus étrange que les mêmes céramiques sous forme, par exemple, de rouleaux de porcelaine isolent parfaitement les fils à courant alternatif, et que le mica fonctionne parfaitement comme isolant dans les fers électriques et autres appareils de chauffage fonctionnant correctement au courant alternatif.

Grâce à certaines expériences, nous pourrions « prouver » un fait encore plus étrange : si dans un condensateur un diélectrique aux propriétés isolantes relativement médiocres est remplacé par un autre diélectrique qui est un meilleur isolant, alors les propriétés du condensateur changeront de sorte que le passage du courant alternatif à travers le condensateur ne sera pas gêné, mais au contraire, il est facilité. Par exemple, si vous connectez une ampoule à un circuit à courant alternatif via un condensateur avec un papier diélectrique et que vous remplacez ensuite le papier par un excellent isolant ; comme le verre ou la porcelaine de même épaisseur, l’ampoule commencera à brûler plus fort. Une telle expérience conduirait à la conclusion que le courant alternatif non seulement traverse le condensateur, mais qu'il passe également d'autant plus facilement que son diélectrique est meilleur isolant.

Cependant, malgré toute la conviction apparente de telles expériences, le courant électrique – ni continu ni alternatif – ne traverse pas le condensateur. Le diélectrique séparant les plaques du condensateur sert de barrière fiable au chemin du courant, quel qu'il soit - alternatif ou direct. Mais cela ne signifie pas qu'il n'y aura pas de courant dans tout le circuit dans lequel le condensateur est connecté.

Un condensateur possède une certaine propriété physique que nous appelons capacité. Cette propriété consiste en la capacité d’accumuler des charges électriques sur les plaques. Une source de courant électrique peut être assimilée à une pompe qui pompe des charges électriques dans un circuit. Si le courant est constant, les charges électriques sont pompées tout le temps dans une seule direction.

Comment se comportera un condensateur dans un circuit DC ?

Notre « pompe électrique » pompera des charges sur l’une de ses plaques et les pompera de l’autre plaque. La capacité d’un condensateur à conserver une certaine différence dans le nombre de charges sur ses plaques est appelée sa capacité. Plus la capacité du condensateur est grande, plus charges électriques peut être sur une face contre une autre.

Au moment où le courant est activé, le condensateur n'est pas chargé - le nombre de charges sur ses plaques est le même. Mais le courant passe. La « pompe électrique » a commencé à fonctionner. Il plaça les charges sur une plaque et commença à les pomper de l'autre. Une fois que le mouvement des charges commence dans le circuit, cela signifie que le courant commence à y circuler. Le courant circulera jusqu'à ce que le condensateur soit complètement chargé. Une fois cette limite atteinte, le courant s’arrêtera.

Par conséquent, s'il y a un condensateur dans un circuit à courant continu, après sa fermeture, le courant y circulera aussi longtemps que nécessaire pour charge complète condensateur.

Si la résistance du circuit à travers lequel le condensateur est chargé est relativement faible, alors le temps de charge est très court : il dure une fraction de seconde insignifiante, après quoi le flux de courant s'arrête.

La situation est différente dans le circuit à courant alternatif. Dans ce circuit, la « pompe » pompe les charges électriques dans un sens ou dans l’autre. Ayant à peine créé un excès de charges sur une plaque du condensateur par rapport au nombre sur l'autre plaque, la pompe commence à les pomper dans le sens opposé. Les charges circuleront continuellement dans le circuit, ce qui signifie que, malgré la présence d'un condensateur non conducteur, il y aura un courant - le courant de charge et de décharge du condensateur.

De quoi dépendra l’ampleur de ce courant ?

Par intensité de courant, nous entendons le nombre de charges électriques circulant par unité de temps à travers la section transversale d'un conducteur. Plus la capacité du condensateur est grande, plus il faudra de charges pour le « remplir », ce qui signifie que plus le courant dans le circuit sera fort. La capacité d'un condensateur dépend de la taille des plaques, de la distance qui les sépare et du type de diélectrique les séparant, de sa constante diélectrique. La porcelaine a une constante diélectrique plus élevée que le papier, donc lors du remplacement du papier par de la porcelaine dans un condensateur, le courant dans le circuit augmente, bien que la porcelaine soit un meilleur isolant que le papier.

L'amplitude du courant dépend également de sa fréquence. Plus la fréquence est élevée, plus le courant sera important. Il est facile de comprendre pourquoi cela se produit en imaginant que nous remplissons un récipient d'une capacité de, par exemple, 1 litre avec de l'eau à travers un tube, puis que nous le pompons à partir de là. Si ce processus est répété une fois par seconde, alors 2 litres d'eau s'écouleront dans le tube par seconde : 1 litre dans un sens et 1 litre dans l'autre. Mais si on double la fréquence du processus : on remplit et vide le récipient 2 fois par seconde, puis un tube par seconde ça va déjà passer 4 litres d'eau - une augmentation de la fréquence du processus avec une capacité constante du récipient a entraîné une augmentation correspondante de la quantité d'eau circulant dans le tube.

De tout ce qui a été dit, on peut tirer les conclusions suivantes : le courant électrique – ni continu ni alternatif – ne traverse pas le condensateur. Mais dans le circuit reliant la source alternative au condensateur, le courant de charge et de décharge de ce condensateur circule. Plus la capacité du condensateur est grande et plus la fréquence du courant est élevée, plus ce courant sera fort.

Cette caractéristique du courant alternatif est extrêmement largement utilisée en ingénierie radio. L'émission d'ondes radio repose également sur elle. Pour ce faire, nous excitons un courant alternatif haute fréquence dans l'antenne émettrice. Mais pourquoi le courant circule-t-il dans l’antenne, puisqu’il ne s’agit pas d’un circuit fermé ? Il circule car il y a une capacité entre l'antenne et les fils du contrepoids ou la masse. Le courant dans l'antenne représente le courant de charge et de décharge de ce condensateur, ce condensateur.