📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Le condensateur : Composé de deux armatures séparées par un isolant. Sa capacité $C$ s'exprime en Farad (F).
- Relations fondamentales :
- $q = C \cdot u_C$
- $i = \frac{dq}{dt} = C \cdot \frac{du_C}{dt}$
- Équation différentielle (Charge) : $RC \frac{du_C}{dt} + u_C = E$
- Constante de temps : $\tau = RC$. Elle caractérise la durée de la charge/décharge.
- Solution : $u_C(t) = E(1 - e^{-t/\tau})$ pour la charge et $u_C(t) = E \cdot e^{-t/\tau}$ pour la décharge.
Méthodes à maîtriser
- Établir l'équation différentielle : Utiliser la loi d'additivité des tensions ($u_C + u_R = E$) et la loi d'Ohm ($u_R = R \cdot i$).
- Vérification de solution : Dériver la solution proposée et l'injecter dans l'équation différentielle.
- Détermination graphique de $\tau$ : Utiliser la tangente à l'origine ou la valeur $0,63E$ (charge) ou $0,37E$ (décharge).
Exemples corrigés
- Calcul de $\tau$ : Si $R = 100 , \Omega$ et $C = 100 , \mu F$, alors $\tau = 100 \times 100 \times 10^{-6} = 0,01 , s$.
- Énergie stockée : $E_e = \frac{1}{2} C u_C^2$. Si $C = 1 , mF$ et $u_C = 10 , V$, alors $E_e = 0,5 \times 10^{-3} \times 100 = 0,05 , J$.
Erreurs fréquentes
- Oublier de convertir les unités (ex: $mF$ en $F$, $ms$ en $s$).
- Confondre le sens du courant $i$ avec le sens de déplacement des électrons.
- Se tromper dans le signe de la dérivée lors de la décharge.