Principe de fonctionnement d'un condensateur

Pour démontrer comment fonctionne un condensateur, considérons la structure la plus basique d'un condensateur. Il est composé de deux plaques conductrices parallèles séparées par un diélectrique qui est un condensateur à plaques parallèles. Lorsque nous connectons une pile (source de tension continue) à travers le condensateur, une plaque (plaque I) est raccordée à l'extrémité positive et l'autre plaque (plaque II) à l'extrémité négative de la pile. La tension de cette pile est alors appliquée à travers ce condensateur. Dans cette situation, la plaque I est en potentiel positif par rapport à la plaque II. À l'état stable, le courant provenant de la pile tente de circuler à travers ce condensateur de sa plaque positive (plaque I) vers sa plaque négative (plaque II), mais ne peut pas circuler en raison de la séparation de ces plaques par un matériau isolant.

Un champ électrique apparaît à travers le condensateur. Au fil du temps, la plaque positive (plaque I) accumulera des charges positives provenant de la pile, et la plaque négative (plaque II) accumulera des charges négatives provenant de la pile. Après un certain temps, le condensateur contient la quantité maximale de charge en fonction de sa capacité pour cette tension. Cette période est appelée temps de charge du condensateur.

Après avoir retiré cette pile de ce condensateur, ces deux plaques conservent des charges positives et négatives pendant un certain temps. Ainsi, ce condensateur agit comme une source d'énergie électrique.

Si les deux extrémités (plaque I et plaque II) sont connectées à une charge, un courant circulera à travers cette charge de la plaque I vers la plaque II jusqu'à ce que toutes les charges aient disparu des deux plaques. Cette période est connue sous le nom de temps de décharge du condensateur.

Condensateur dans un circuit continu

Supposons qu'un condensateur soit connecté à travers une pile via un interrupteur.

Lorsque l'interrupteur est allumé, c'est-à-dire à t = +0, un courant commencera à circuler à travers ce condensateur. Après un certain temps (c'est-à-dire le temps de charge), le condensateur n'autorisera plus le courant à circuler à travers lui. Cela est dû au fait que les charges maximales sont accumulées sur les deux plaques et que le condensateur agit comme une source ayant une extrémité positive connectée à l'extrémité positive de la pile et une extrémité négative connectée à l'extrémité négative de la pile avec le même potentiel.

En raison de la différence de potentiel nulle entre la pile et le condensateur, aucun courant ne circulera à travers lui. On peut donc dire qu'initialement, le condensateur est court-circuité et finalement ouvert lorsqu'il est connecté à une pile ou une source de courant continu.

Condensateur dans un circuit alternatif

Supposons qu'un condensateur soit connecté à une source alternative. Considérons, à un certain moment de la moitié positive de cette tension alternative, la plaque I reçoit une polarité positive et la plaque II une polarité négative. Juste à ce moment, la plaque I accumule des charges positives et la plaque II des charges négatives.

Mais pendant la moitié négative de cette tension alternative appliquée, la plaque I reçoit une charge négative et la plaque II une charge positive. Il n'y a pas de flux d'électrons entre ces deux plaques en raison du diélectrique placé entre les plaques, mais elles changent leur polarité avec le changement de polarité de la source. Les plaques du condensateur se chargent et se déchargent alternativement grâce à l'alimentation alternative.