Un condensateur stocke-t-il une charge?

Il y a des concepts simples que je ne me rappelle pas exactement. J'ai peur d'étudier ces choses pendant deux ans de mon ingénierie, mais elles me dérangent toujours. Le condensateur est l'un d'entre eux. Quelqu'un peut-il expliquer?

• Que fait un condensateur? Stocke-t-il des frais? Si oui, comment cela fonctionne-t-il?

Je l'ai recherché sur Google et Yahoo, mais je n'ai trouvé aucune chose utile (pour moi). Je serai donc heureux si mon problème est résolu ici.

PS J'espère que la question ne sera pas à nouveau hors sujet, comme c'est toujours le cas et d'ailleurs les gens ne suggèrent pas où aller. C'est vraiment triste.

Si par charges vous entendez des charges électriques , alors non, un condensateur ne stocke pas de charges. Il s'agit d'une idée fausse courante, peut-être en raison des multiples significations du mot charge . Lorsqu'une charge passe dans une borne d'un condensateur, une quantité égale de charge quitte l'autre. Ainsi, la charge totale dans le condensateur est constante.

Ce que les condensateurs stockent, c'est l' énergie . Plus précisément, ils le stockent dans un champ électrique. Tous les électrons sont attirés par tous les protons. À l'équilibre, il y a un nombre égal de protons et d'électrons sur chaque plaque du condensateur, et il n'y a pas d'énergie stockée, ni de tension aux bornes du condensateur.

Mais, si vous connectez le condensateur à quelque chose comme une batterie, certains des électrons seront retirés d'une plaque et un nombre égal d'électrons sera poussé sur l'autre plaque. Maintenant, une plaque a une charge négative nette et l'autre a une charge positive nette. Il en résulte une différence de potentiel électrique entre les plaques et un champ électrique de plus en plus fort à mesure que de plus en plus de charges sont séparées.

Le champ électrique exerce une force sur les charges qui tente de ramener le condensateur à l'équilibre, avec des charges équilibrées sur chaque plaque. Tant que le condensateur reste connecté à la batterie, cette force est équilibrée par la force de la batterie et le déséquilibre persiste.

Si la batterie est retirée et que nous laissons le circuit ouvert, les charges ne peuvent pas bouger, donc le déséquilibre de charge reste. Le champ applique toujours une force aux charges, mais elles ne peuvent pas bouger, comme une balle au sommet d'une colline ou un ressort maintenu sous tension. L'énergie stockée dans le condensateur reste.

Si les bornes du condensateur sont connectées avec une résistance, les charges peuvent se déplacer, il y a donc un courant. L'énergie stockée dans le condensateur est convertie en chaleur dans la résistance, la tension diminue, les charges deviennent moins déséquilibrées et le champ s'affaiblit.

Pour en savoir plus: RÉCLAMATIONS DES CONDENSATEURS (1996 William J. Beaty)

En bref, les condensateurs sont deux objets conducteurs, souvent de petites plaques, séparés par quelque chose qui isole, appelé diélectrique. Tout comme l'accumulation statique qui se produit si vous frottez un ballon sur votre bras et le posez sur vos cheveux, des charges opposées s'accumulent sur l'une ou l'autre plaque, ce qui lui permet de stocker de l'énergie sous forme de charge. Il existe 2 autres facteurs clés qui influencent le comportement des condensateurs et les rendent si utiles. -Ils chargent de façon exponentielle, pas linéaire. Supposons que je charge un condensateur avec une tension constante et que je mesure la tension aux bornes du condensateur (ce qui correspond à la charge qui y est maintenue) chaque fois, 5 secondes. Il n'augmenterait pas, disons, de 0,1 toutes les 5 secondes. Au lieu de cela, il augmente d'un pourcentage définide la capacité totale par unité de temps. Il s'agit en fait du même principe (sauf en sens inverse) de la désintégration radioactive - la "demi-vie" est un concept intuitif, correspondant au temps mis pour que la quantité soit réduite à 50% de ce qu'elle était - mais pas pour qu'elle perde une quantité définie (c'est-à-dire que ce n'est pas 50 molécules par seconde, c'est 50% par seconde). Cela ressemble à ceci:

Comme vous pouvez le voir, il se charge rapidement au début, puis ralentit à mesure que la charge s'accumule.

-Le second est les conséquences de cette accumulation de charges. Au fur et à mesure que la tension augmente, le courant "traversant" le condensateur chute - augmentant apparemment la résistance électrique du condensateur. Cependant, si nous inversions la polarité de l'alimentation d'entrée, en les commutant, cela a pour effet de "diminuer" la résistance - la charge, plutôt que d'être coincée dans le condensateur, peut facilement s'écouler et, en fait, augmente efficacement la tension efficace. La principale conséquence de cela est que le condensateur résiste au courant continu, mais autorise le courant alternatif. Plus concrètement, plus la fréquence de la commutation de polarité de tension (c.-à-d. CA) est élevée, moins le condensateur gênera la circulation du courant dans le circuit. Le condensateur peut être considéré comme un ressort électrique. Vous appuyez dessus, symbolisant le courant qui y circule. Au début, il offre peu de résistance. Cependant, alors que vous continuez à pousser, le ressort repousse plus fort, jusqu'à ce que vous ne puissiez plus pousser efficacement. Cela équivaut à la tension aux bornes du condensateur (encore une fois équivalente à la charge stockée à l'intérieur) se rapprochant de la tension d'entrée - comme la force ascendante du ressort s'équilibrant contre votre poids. Maintenant, que se passe-t-il si vous poussez dans la direction opposée? Le printemps fonctionneavec vous au lieu de contre vous, augmentant la force de sortie au-delà de ce que vous pourriez espérer atteindre avec vos muscles et votre poids seuls.

Alors, comment pouvons-nous exploiter cela? Il existe deux principaux types d'utilisation des condensateurs en fonction de la façon dont ils sont disposés dans un circuit - "couplage", où le condensateur est en série, et "découplage", condensateur en parallèle. Les deux utilisent ces principes.

Le couplage est utilisé pour bloquer le courant continu - cela se trouve le plus souvent dans le traitement du signal et les radios. Plus le condensateur est petit, plus la fréquence qu'il gêne est élevée (car il se charge plus rapidement), donc en ajustant la capacité, nous pouvons ajuster les fréquences bloquées. Lorsqu'il est utilisé avec une inductance (l'opposé diamétral d'un condensateur) - dont la propriété la plus pertinente est le blocage des hautes fréquences, nous pouvons restreindre les signaux dans une "bande" de fréquences particulière - un circuit "passe-bande". Ceci est essentiel dans les radios pour émettre ou recevoir à la fréquence souhaitée.

Les condensateurs de couplage sont également utilisés dans les circuits de synchronisation - puisque les transistors (commutateurs électroniques) s'activent à une tension connue et que les condensateurs se chargent à une vitesse connue, ils ne peuvent être utilisés que pour activer le transistor à un certain moment (ou fréquence).

Les condensateurs de découplage sont utilisés soit pour le stockage d'énergie, soit pour "l'amortissement" électrique. Encore une fois, cela aide à y penser en termes de printemps.

Un ressort dans un pistolet à granulés montre parfaitement le stockage d'énergie. Le ressort est tiré en arrière, de manière analogue au condensateur en charge, puis libéré, ce qui lui permet de décharger son énergie dans une "charge" - mécaniquement parlant, la pastille (ou autre munition), électriquement, un composant, disons, une lumière. Les condensateurs sont idéaux pour les situations dans lesquelles beaucoup d'énergie est nécessaire dans un court laps de temps, car ils se déchargent extrêmement rapidement - par exemple, un défibrillateur. La batterie seule ne pourrait pas décharger toute l'énergie requise si rapidement, donc le condensateur interne la stocke et la libère au besoin.

Pour l'amortissement, il est préférable de considérer l'analogie condensateur / ressort comme le ressort de la suspension de la voiture. La suspension de la voiture protège la voiture (et les passagers) des dommages en absorbant une partie de l'énergie du mouvement vertical de la voiture. Si une roue est soulevée très rapidement en passant sur une grosse pierre, le reste de la voiture est moins affecté grâce à la suspension, qui absorbe l'énergie puis la libère lentement en poussant la voiture vers le haut. De la même manière, un condensateur de découplage peut "lisser" les signaux électriques ou les impulsions. De façon analogue à la pierre, la nature de la génération électrique ou des dysfonctionnements peuvent parfois provoquer des "pointes" de tension. Même des pointes de tension très courtes peuvent endommager gravement certains équipements. Le condensateur de découplage est capable d'absorber ce "choc" et de réduire les risques de dommages. En outre,

J'espère que cela pourra aider. Désolé si c'est un peu bavard, mais je vise à être complet.