Électricité et magnétisme (203-NYB) Chapitre 5: Condensateurs et diélectriques

5.1 La capacité Un condensateur est composé de deux conducteurs, appelé armatures, séparés par un isolant. On peut donner aux armatures des charges de même grandeur mais de signe opposé en les reliant à une pile. La capacité C est la quantité de charges qu’un condensateur peur emmagasiner par unité de différence de potentiel entre les armatures. L’unité SI de capacité est le farad (F). 1 farad = 1 coulomb/volt Q C V

5.1 (suite) Le condensateur plan Un condensateur plan est composé de deux plaques conductrices planes de surface A séparées par une distance d. Le champ électrique E est uniforme entre les plaques

5.2 Condensateurs en série et en parallèle Des condensateurs branchés en parallèle sont tous soumis à la même différence de potentiel V. Lorsque qu’une différence de potentiel est appliquée à plusieurs condensateurs branchés en série, ces derniers portent tous la même charge.

5.2 (suite) Exemple E19 Deux condensateurs de capacité sont reliés en série avec une pile de 18V. On enlève la pile et on relie entre elles les armatures de même signe. Trouvez la charge et la différence de potentielle finales pour chaque condensateur. + - 18 V + - 18 V En série, les deux condensateur obtiennent la même charge Q que l’on détermine en remplaçant les deux condensateurs en série par un condensateur équivalent Ceq. Les deux condensateurs ont la même charge mais pas la même différence de potentiel (V1 = 12 V et V2 = 6 V). Le plus petit condensateur a la plus grande différence de potentiel. Lorsqu’on les branche en parallèle, le condensateur le plus petit C1 va se décharger dans le plus grand C2, mais la charge totale sera conservée. On trouve les charges finales q1 et q2 à l’aide de la tension commune V’ que l’on détermine à l’aide du condensateur équivalent C’eq.

5.3 L’énergie d’un condensateur q Q V

5.4 La densité d’énergie d

5.5 Les diélectriques Lorsqu’on introduit entre les armatures d’un condensateur un matériau non conducteur tel que du verre, du papier ou du plastique, la capacité du condensateur augmente d’un facteur k. C0 CD Diélectrique En l’absence de pile Lorsque le condensateur n’est pas branché, la charge reste constante mais la différence de potentiel diminue par un facteur k. (ii) Avec pile Lorsque le condensateur est branché à une pile, sa différence de potentiel reste constante mais la charge augmente d’un facteur k.