1- Introduction
 

Un condensateur est constitué de deux armatures métalliques séparées par un isolant (vide, gaz, matériau…). Cet isolant empèche le passage des charges électriques d'une armature à l'autre. Un condensateur parfait ne laisse pas passer les charges d'une armature à l'autre.
 

Le symbole utilisé pour représenter un condensateur est:

Un condensateur se caractérise par sa capacité. Cette capacité est liée à la quantité de charge qui peut être stockée sur les armatures du condensateur. La capacité d'un condensateur se note vec la lettre "C" et s'exprime en Farad (F).

Les quelques relations importantes à connaître pour un condensateur sont:
 

qA : charge sur l'armature A  qB : charge sur l'armature B

 

 Puisque l'isolant empèche le passage des charges d'une armature à l'autre, le courant qui circule dans une brancheoù il y a un condensateur est un courant temporaire. Ce courant correspond aux charges qui s'accumulent sur les armatures (on dit que le condensateur se charge) ou aux charges qui quittent les armatures (on dit que le condensateur se décharge).

Nous allons étudier la charge à courant constant de condensateurs.

Pour charger un condensateur à courant constant, nous avons besoin d'une source de courant. L'appareil qui servira de source de courant est un ohmmètre. Celui-ci délivre un courant très faible I0 =0.1m A lorsqu'il est sur le calibre MW et 10m A lorsqu'il est sur le calibre kW .

Le montage est le suivant:

 

Nous savons que:
donc,
l'expression de vC(t) devient alors:

 

D'après l'équation ci-dessus, la tension vC(t) est une droite de pente I0/C. vC(0) est la valeur de vC au début de la charge. Pour que cette valeur soit nulle il suffit de décharger le condensateur avant de commencer les mesures. Ceci se fait très facilement en reliant les bornes du condensateur par un fil.

D'après l'expression de vC(t) on constate qu'il est possible de mesurer la capacité d'un condensateur en le chargeant à courant constant.

2.1- Etude expérimentale

Vous allez étudier la charge à courant constant de deux condensateurs C1 et C2.

1- Réaliser le montage avec le condensateur C1 seul.

2- Prévoir un voltmètre pour mesurer la tension vC(t).

3- Avant de commencer les mesures décharger le condensateur en le court-circuitant par un petit fil.

4- Aussitôt allumer l'ohmmètre et mesurer toutes les 15 secondes la tension vC(t). Faites les mesures durant environ 3 minutes.
Attention: il ne faut pas arrêter l'ohmmètre lorsque vous mesurez la tension vC(t).

5- Recommencer avec le condensateur C2.

Tracer les deux courbes sur la même feuille.

Quelle est la forme des courbes vC(t)?

2.2- Exploitation des résultats

A l'aide de ces courbes déterminer les capacités C1 et C2 des condensateurs. Comparer aux valeurs indiquées sur les condensateurs.

Les deux condensateurs étudiés précédemment vont être associés en série puis en parallèle. En mesurant la capacité de ces associations vous devrez en déduire les formules donnant la capacité équivalente de deux condensateur associés en série et en parallèle.

3.1- Association série

Mesurer la tension vC(t) en fonction du temps.En déduire la capacité Cs équivalente.

Trouver la relation entre C1, C2 et Cs.

3.2- Association parrallèle

Mesurer la tension vC(t) en fonction du temps.En déduire la capacité Cp équivalente.

Trouver la relation entre C1, C2 et Cp.