📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Définition : Un condensateur est constitué de deux armatures séparées par un isolant. Sa capacité $C$ s'exprime en Farad ($F$).
- Relations fondamentales :
- Charge : $q = C \cdot u_C$
- Intensité : $i = \frac{dq}{dt} = C \frac{du_C}{dt}$
- Tension aux bornes de la résistance : $u_R = R \cdot i = RC \frac{du_C}{dt}$
- Équation différentielle (Charge) : $RC \frac{du_C}{dt} + u_C = E$
- Solution : $u_C(t) = E(1 - e^{-\frac{t}{\tau}})$ avec $\tau = RC$.
- Énergie : $E_e = \frac{1}{2} C u_C^2$.
Méthodes à maîtriser
- Établir l'équation différentielle : Utiliser la loi d'additivité des tensions ($u_C + u_R = E$) et remplacer $u_R$ par $RC \frac{du_C}{dt}$.
- Déterminer $\tau$ graphiquement : Utiliser la tangente à l'origine ou la valeur $0,63E$.
- Calculer l'énergie : Toujours convertir $C$ en Farad et $u_C$ en Volt.
Exemples corrigés
- Calcul de $\tau$ : Si $R=1000 \Omega$ et $C=100 \mu F$, alors $\tau = 1000 \times 100 \times 10^{-6} = 0,1 s$.
- Vérification de solution : Pour vérifier si $u_C(t) = A(1-e^{-t/\tau})$ est solution, dériver $u_C(t)$ et remplacer dans l'équation différentielle.
Erreurs fréquentes
- Oublier de convertir les unités (ex: $\mu F$ en $F$).
- Confondre la charge et la décharge dans les signes de l'équation différentielle.
- Négliger la précision lors de la lecture graphique de $\tau$.