Capacité électrique

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Capacité électrique
Description de cette image, également commentée ci-après
Condensateurs électrochimiques (électrolytiques aluminium). Le 1er est de 1 000 µF pour une tension de service de 35 V (modèle axial), le 2e est de 10 µF pour 160 V (modèle radial).
Unités SI Farad (F)
Nature Grandeur scalaire
Symbole usuel
Expressions

= .
= .
Association parallèle :

Association série :

La capacité représente la quantité de charge électrique portée par un conducteur pour un potentiel électrique donné[1]. Elle est alors définie comme étant la somme des charges électriques du conducteur divisée par le potentiel du conducteur :

La capacité peut être également exprimée à l'aide du flux électrique (voir théorème de Gauss) :

C est la capacité (en farads (F)) ;
Q est la charge (en coulombs (C)) ;
U est la différence de potentiels aux bornes de l'élément (en volts (V)) ;
la permittivité électrique du vide (qui vaut 8,854 × 10−12 F m−1) ;
est le flux électrique associé à la charge Q.

Pour un condensateur, la capacité électrique est le rapport de la quantité de charge portée par l'armature positive sur la différence des potentiels entre les armatures[1].

Énergie[modifier | modifier le code]

L'énergie emmagasinée dans un condensateur est égale au travail fourni par le champ électrique pour accumuler les charges. Dans un condensateur de capacité C, pour déplacer une charge infinitésimale dq d'une armature à l'autre, c'est-à-dire lui imposer une variation de potentiel électrique égale à ΔV = q/C, il faut fournir un travail δW :

W est le travail (en joules (J)) ;
q est la charge (en coulombs (C)) ;
C est la capacité (en farads (F)).

On peut calculer l'énergie accumulée dans la capacité en intégrant cette équation. Si l'on part avec une capacité non chargée (q = 0) et que l'on déplace les charges d'une armature à l'autre jusqu'à avoir les charges +Q et -Q sur l'une et l'autre plaque, il faut fournir le travail W :

Pour un condensateur formé de deux armatures parallèles, chacune d'aire A et séparées par une épaisseur d d'un milieu matériel de permittivité diélectrique relative εr, on obtient :

avec = 8,854 × 10−12 F m−1 (permittivité électrique du vide).

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b Dictionnaire de physique. Richard Taillet, Loïc Villain, Pascal Febvre. 2e édition. De Boeck, 2009, page 73.