Les condensateurs ont de nombreuses applications, que ce soit dans les ordinateurs, les télévisions ou les téléphones portables. Ils se caractérisent par leur capacité, exprimée en farad (F).

À quoi correspond la capacité d'un condensateur ?

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Doc. 1
Définition de la capacité \boldsymbol{C}

Un condensateur initialement déchargé est branché à un générateur de courant continu d'intensité constante I = 0{,}50 A. La charge Q est :

Q=I · \Delta t

Q : charge du condensateur (C)
I : intensité traversant le condensateur (A)
Δt : durée de charge (s)

Durant la charge, on mesure la tension u_{\mathrm{C}} aux bornes du condensateur.

\boldsymbol{u}_{\mathbf{C}} (V)	0{,}1	0{,}5	1{,}0	2{,}0	3{,}0	4{,}0	5{,}0
\boldsymbol{t} (ms)	0{,}35	1{,}82	3{,}61	7{,}18	10{,}80	14{,}32	18{,}09

Q et u_{\mathrm{C}} sont proportionnelles, selon :

Q=C · u_{\mathrm{C}}

C : capacité du condensateur (F)
u_{\mathrm{C}} : tension aux bornes du condensateur (V)

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Doc. 2
Condensateur « fait maison »

Il est possible de fabriquer soi-même un condensateur.
Pour cela, il faut découper deux feuilles d'aluminium au format A4, les introduire dans des pochettes plastiques, les connecter à l'aide de pinces crocodiles et les positionner l'une sur l'autre.

Photographie d'un montage électronique expérimental : oscilloscope, générateur de fonctions et condensateur artisanal (feuille d'aluminium) connectés.

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Doc. 3
Influence du milieu entre les plaques

On mesure la capacité C pour différents matériaux compris entre des armatures de surface S = 10 cm², distantes d'une longueur e = 1{,}0 cm.

Matériau	Vide	Téflon	Polypropylène	Verre	Eau
Capacité \boldsymbol{C} (pF)	0{,}35	1{,}82	3{,}61	7{,}18	10{,}80

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Supplément numérique

Manipulez un condensateur virtuel en

cliquant ici

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Doc. 4
Influence de \boldsymbol{e} et \boldsymbol{S} sur la capacité

PC - chapitre 21 - Évolutions temporelles dans un circuit capacitif - Influence de e et S sur la capacité

Pour une surface des armatures S = 10 cm²

\boldsymbol{e} (cm)	0{,}1	0{,}2	0{,}5	1{,}0	5{,}0
\boldsymbol{C} (pF)	8{,}8	4{,}4	1{,}8	0{,}9	0{,}3

Pour une distance entre armatures e = 1 cm :

\boldsymbol{S} (cm²)	1	5	10	40	100
\boldsymbol{C} (pF)	0{,}09	0{,}4	0{,}9	3{,}5	8{,}9

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Questions

Compétence(s)

VAL : Exploiter un ensemble de mesures

1. À l'aide des données fournies dans le doc. 1, déterminer la valeur de la capacité C.

2. À partir des doc. 3 et 4, étudier la relation entre les caractéristiques géométriques du condensateur et sa capacité. Repérer notamment les relations de proportionnalité.

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Synthèse de l'activité

Proposer des modifications du condensateur du doc. 2 pour augmenter sa capacité C.

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Physique-Chimie Terminale Spécialité

Capacité d'un condensateur

Doc. 1Définition de la capacité \boldsymbol{C}

Doc. 2Condensateur « fait maison »

Doc. 3Influence du milieu entre les plaques

Supplément numérique

Doc. 4Influence de \boldsymbol{e} et \boldsymbol{S} sur la capacité

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Doc. 1
Définition de la capacité \boldsymbol{C}

Doc. 2
Condensateur « fait maison »

Doc. 3
Influence du milieu entre les plaques

Doc. 4
Influence de \boldsymbol{e} et \boldsymbol{S} sur la capacité