Charge d'un condensateur et constantes de temps
Quand un condensateur se charge à travers une résistance, il ne se remplit pas à un rythme constant : il se charge vite au début, puis de plus en plus lentement à mesure qu'il approche de la tension finale. La constante de temps indique à quelle vitesse ce ralentissement se produit : après une constante de temps, le condensateur a atteint environ 63 % de sa tension finale.
La formule
τ = R · C
- τ — constante de temps (s): le temps pour atteindre environ 63 % de la charge totale
- R — résistance (Ω): à quel point la résistance limite le courant de charge
- C — capacité (F): quelle charge le condensateur peut stocker par volt
Exemple résolu
Une résistance de 1000 Ω charge un condensateur de 0.001 F. Quelle est la constante de temps ?
- R = 1000 Ω
- C = 0.001 F
- τ = R · C
- τ = 1000 Ω · 0.001 F
τ = 1 s
Testez-vous
Si la résistance est changée en 2000 Ω avec le même condensateur de 0.001 F, quelle est la nouvelle constante de temps ?
- Bonne réponse: 2 s
- 1 s
- 4 s
Correct ! τ = R · C = 2000 Ω × 0.001 F = 2 s — doubler la résistance double la constante de temps.
Après exactement une constante de temps, à peu près quel pourcentage de la tension finale le condensateur a-t-il atteint ?
- 37%
- 50%
- Bonne réponse: 63%
Exact — après une constante de temps, le condensateur est à environ 63 % de sa tension finale.
Où vous le voyez
Un flash d'appareil photo ne peut pas se déclencher deux fois de suite : après l'éclair, le condensateur se recharge à travers une résistance, vite au début puis plus lentement, et le voyant de disponibilité ne s'allume que lorsqu'il a gravi la majeure partie du chemin. Les anciens clignotants et les intervalles d'essuie-glace sont le même circuit utilisé comme horloge — le rythme du clignotement est fixé par la vitesse à laquelle le condensateur se remplit.
Erreurs courantes
L'erreur réflexe est de supposer que le condensateur se remplit à un rythme constant — la moitié du temps ne correspond pas à la moitié de la charge : après une constante de temps, il a atteint environ 63 %, pas 50, et il s'approche de la pleine tension de plus en plus lentement. Le deuxième travers est de mal lire le bouton qui règle la cadence : τ = R · C, donc doubler la résistance de 1000 Ω à 2000 Ω avec le même condensateur de 0.001 F double la constante de temps de 1 s à 2 s — plus de résistance signifie une charge plus lente, et des ohms fois des farads donnent vraiment des secondes.
Comment cela s'articule
Ceci clôt le module des circuits en rassemblant tout : la maille obéit aux règles de Kirchhoff à chaque instant, la résistance obéit à la loi d'Ohm, et le condensateur accumule la différence — c'est pourquoi le courant s'estompe à mesure que l'écart de tension se referme. Le condensateur revient en vedette dans le module d'électromagnétisme, le même composant désormais lu comme une réserve d'énergie.