Capacité
Un condensateur est un dispositif qui stocke des charges électriques sur deux conducteurs séparés, comme une paire de plaques métalliques. Plus vous appliquez de tension, plus la charge s'accumule — et la capacité vous dit exactement combien de charge vous obtenez pour chaque volt. Des plaques plus grandes ou un écart plus petit entre elles permettent à un condensateur de stocker plus de charge à la même tension.
La formule
Q = C · V
- Q — charge (C): la quantité de charge électrique stockée par le condensateur
- C — capacité (F): la charge stockée par le condensateur par volt appliqué
- V — tension (V): la poussée électrique, ou différence de potentiel, aux bornes du condensateur
Exemple résolu
Un condensateur d'une capacité de 3 farads est connecté aux bornes d'une pile de 4 volts. Quelle charge stocke-t-il ?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Testez-vous
Le même condensateur de 3 farads est maintenant connecté à une pile de 6 volts. Quelle charge stocke-t-il ?
- 24 C
- 2 C
- Bonne réponse: 18 C
Correct ! Q = C × U, donc 3 F × 6 V = 18 C.
Pour un condensateur à plaques parallèles, si vous doublez l'aire des plaques tout en gardant l'écart, qu'en est-il de la capacité ?
- Bonne réponse: Elle double
- Elle reste la même
- Elle est divisée par deux
Exact ! C = ε₀A / d, donc doubler l'aire des plaques A double la capacité.
Où vous le voyez
L'écran tactile d'un smartphone est une grille de minuscules condensateurs : la présence de votre doigt modifie la capacité locale, et le téléphone lit quelle zone a changé. Les puces mémoire d'ordinateur sont des milliards de condensateurs microscopiques, chacun retenant une charge pour un bit logique — chargé ou non, un ou zéro.
Erreurs courantes
La confusion fondamentale porte sur ce qu'est la capacité : C est une propriété de la géométrie du composant — aire des plaques et écart, C = ε₀A / d — pas quelque chose qui augmente parce que vous l'avez plus chargé. À capacité fixe, la charge suit simplement la tension, Q = C · V : un condensateur de 3 F sur une pile de 6 V stocke 18 C, le double de ce qu'il stocke sous 3 V. Et un écart plus grand affaiblit un condensateur — les plaques doivent être plus proches, pas plus éloignées, pour retenir davantage à la même tension.
Comment cela s'articule
La tension aux bornes d'un condensateur existe parce que la charge s'est accumulée contre la loi de Coulomb — cette poussée stockée est ce que la géométrie des forces de la leçon précédente produit dans le matériel. Le module sur les circuits a déjà rencontré ce composant : la constante de temps RC, τ = R · C, mesure la vitesse à laquelle il se remplit. Ensuite, les courants révèlent qu'ils font quelque chose de tout autre : créer des champs magnétiques.