📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Définition : Un condensateur est un dipôle constitué de deux armatures séparées par un isolant. Il emmagasine de l'énergie sous forme électrique.
- Relation charge-courant : $q = C \cdot u_C$ et $i = \frac{dq}{dt}$. Pour un condensateur, $i = C \frac{du_C}{dt}$.
- Équation différentielle : Lors de la charge par un générateur de tension $E$, la loi d'additivité des tensions donne : $E = u_R + u_C \Rightarrow RC \frac{du_C}{dt} + u_C = E$.
- Solution : $u_C(t) = E(1 - e^{-\frac{t}{\tau}})$ avec $\tau = RC$ (constante de temps).
- Énergie : $E_e = \frac{1}{2} C u_C^2$.
Méthodes à maîtriser
- Détermination de $\tau$ : Utiliser la tangente à l'origine (elle coupe l'asymptote $u_C = E$ à $t = \tau$) ou la valeur $u_C(\tau) \approx 0,63 E$.
- Analyse dimensionnelle : Vérifier que $[RC] = [T]$.
- Établissement de l'équation différentielle : Toujours partir de la loi d'additivité des tensions et de la loi d'Ohm $u_R = Ri$.
Exemples corrigés
- Calcul de $\tau$ : Si $R = 100 , \Omega$ et $C = 100 , \mu F$, alors $\tau = 100 \times 100 \times 10^{-6} = 0,01 , s = 10 , ms$.
- Charge à $t = 5\tau$ : Le condensateur est considéré comme chargé à 99%.
Erreurs fréquentes
- Oublier de convertir les unités (ex: $mF$ ou $\mu F$ en $F$).
- Confondre le sens du courant $i$ avec le sens de déplacement des électrons.
- Ne pas justifier l'équation différentielle par la loi d'additivité des tensions.