Capacité : Un Composant Clé dans les Circuits Électriques
La capacité, un concept essentiel en électronique, est définie comme la capacité de stocker une charge électrique. Symbolisée par la lettre majuscule C, elle est mesurée en farads (F). Un condensateur, formé par deux conducteurs séparés par un isolant ou un vide, illustre parfaitement ce concept.
Comprendre la Capacité
La capacité (C) d’un dispositif ou d’un condensateur est égale à la quantité de charge (q) qui peut être stockée divisée par la tension (V) appliquée à travers les plaques du condensateur lorsque la charge est stockée. La formule q = CV illustre cette relation, où q représente la charge stockée et V la tension appliquée.
Les Types de Capacité
Il existe deux notions étroitement liées de capacité : la capacité propre et la capacité mutuelle. La capacité entre deux conducteurs dépend uniquement de la géométrie, de la surface opposée des conducteurs, de la distance entre eux et de la permittivité de tout matériau diélectrique entre eux.
La Farad : Unité de Mesure de la Capacité
Le farad, unité SI de capacité, est défini comme un coulomb par volt. Étant une unité très grande, des sous-multiples comme le microfarad et le picofarad sont souvent utilisés. La formule de capacité pour des plaques métalliques planes et parallèles d’aire A et de séparation d est donnée ci-dessous :
C = εr (A/d), où εr représente la permittivité relative.
Capacité et Analogie Hydraulique
Dans une analogie hydraulique, les condensateurs sont comparés à un réservoir avec une membrane le divisant en deux. La membrane étirée par la pression de l’eau représente la charge sur un condensateur, similaire à la chute de tension dans un circuit électrique.
Augmenter la Capacité d’un Condensateur
Expérimentalement, il a été trouvé que la capacité C augmente lorsque l’espace entre les conducteurs est rempli de diélectriques. La polarisation du diélectrique par le champ électrique appliqué augmente la charge de surface du condensateur. L’application d’un champ électrique induit une charge opposée sur le diélectrique, réduisant le champ électrique à l’intérieur et permettant au condensateur de stocker plus de charge.
Applications des Diélectriques
Les diélectriques, souvent utilisés dans les condensateurs, sont des matériaux isolants comme le papier ou le plastique. Ils remplissent trois fonctions principales : séparation mécanique, isolation électrique et réduction du champ électrique, résultant en une capacité plus élevée.
Ce bref aperçu de la capacité illustre son rôle indispensable dans la conception et le fonctionnement des circuits électriques modernes.
