Plusieurs condensateurs, minuscules composants électriques cylindriques, sont soudés à cette carte mère. PETER DAZELEY/GETTY IMAGES

D'une certaine manière, un condensateur est un peu comme une batterie. Bien qu'ils fonctionnent de manière complètement différente, les condensateurs et les batteries stockent tous deux de l'énergie électrique. Si vous avez lu  Comment fonctionnent les batteries, vous savez qu'une batterie a deux bornes. À l'intérieur de la batterie, des réactions chimiques produisent des électrons sur une borne et l'autre borne les absorbe lorsque vous créez un circuit. Un condensateur est beaucoup plus simple qu'une batterie, car il ne peut pas produire de nouveaux électrons, il ne fait que les stocker. Un condensateur est appelé ainsi parce qu'il a la "capacité" de stocker de l'énergie.

Un condensateur est un peu comme une batterie.

Dans cet article, nous apprendrons exactement ce qu'est un condensateur, ce qu'il fait et comment il est utilisé en électronique. 

Les condensateurs peuvent être fabriqués pour servir à n'importe quel usage, du plus petit condensateur en plastique de votre calculatrice à un ultra condensateur pouvant alimenter un bus de banlieue. Voici quelques-uns des différents types de condensateurs et comment ils sont utilisés.

• Air : souvent utilisé dans les circuits de syntonisation radio
• Mylar : le plus couramment utilisé pour les circuits de minuterie comme  les horloges, les alarmes et les compteurs
• Verre : Bon pour les applications à haute tension
• Céramique : Utilisé à des fins de haute fréquence comme les antennes, les appareils à rayons X et IRM
• Super condensateur : alimente  les voitures électriques et hybrides

À l'intérieur d'un condensateur, les bornes  se connectent à deux plaques métalliques  séparées par une substance non conductrice, ou  diélectrique. Vous pouvez facilement  fabriquer un condensateur  à partir de deux morceaux de papier  d'aluminium  et d'un morceau de papier (et de quelques pinces électriques). Ce ne sera pas un condensateur particulièrement bon en termes de capacité de stockage, mais cela fonctionnera.

En théorie, le diélectrique peut être n'importe quelle substance non conductrice. Cependant, pour des applications pratiques, des matériaux spécifiques sont utilisés qui conviennent le mieux à la fonction du condensateur. Le mica, la céramique, la cellulose, la porcelaine, le mylar, le téflon et même l'air font partie des matériaux non conducteurs utilisés. Le diélectrique dicte de quel type de condensateur il s'agit et à quoi il convient le mieux. Selon la taille et le type de diélectrique, certains condensateurs conviennent mieux aux utilisations à haute fréquence, tandis que d'autres conviennent mieux aux applications à haute tension.

Circuit de condensateur

Lorsque vous connectez un condensateur à une batterie, voici ce qui se passe :

• La plaque du condensateur qui se fixe à la borne négative de la batterie accepte les électrons que la batterie produit.
• La plaque du condensateur qui se fixe à la borne positive de la batterie perd des électrons au profit de la batterie.

Une fois chargé, le condensateur a la même  tension  que la batterie (1,5 volt sur la batterie signifie 1,5 volt sur le condensateur). Pour un petit condensateur, la capacité est petite. Mais les gros condensateurs peuvent contenir une charge assez importante. Vous pouvez trouver des condensateurs aussi gros que des canettes de soda qui contiennent suffisamment de charge pour allumer une lampe de poche pendant une minute ou plus.

Même la nature montre le condensateur au travail sous la forme d'un éclair. Une plaque est le  nuage, l'autre plaque est le sol et la foudre est la charge libérée entre ces deux "plaques". Évidemment, un condensateur aussi gros peut contenir une charge énorme !

Disons que vous branchez un condensateur comme celui-ci :

Ce schéma montre comment un condensateur se connecte à une batterie.

Ici vous avez une batterie, une ampoule et un condensateur. Si le condensateur est assez grand, ce que vous remarquerez, c'est que, lorsque vous connectez la batterie, l'ampoule s'allume lorsque le courant passe de la  batterie  au condensateur pour le recharger. L'ampoule s'atténuera progressivement et s'éteindra finalement une fois que le condensateur aura atteint sa capacité. Si vous retirez ensuite la batterie et la remplacez par un fil, le courant circulera d'une plaque du condensateur à l'autre. L'ampoule s'allumera initialement, puis s'atténuera au fur et à mesure que le condensateur se décharge, jusqu'à ce qu'il soit complètement éteint.

Dans la section suivante, nous en apprendrons davantage sur la capacité et examinerons en détail les différentes façons dont les condensateurs sont utilisés.

Comme un château d'eau

Une façon de visualiser l'action d'un condensateur est de l'imaginer comme un  château d'eau  accroché à un tuyau. Un château d'eau "stocke" la pression de l'eau - lorsque les pompes du système d'eau produisent plus d'eau qu'une ville n'en a besoin, l'excédent est stocké dans le château d'eau. Puis, en période de forte demande, l'excès d'eau s'écoule de la tour pour maintenir la pression. Un condensateur stocke les électrons de la même manière et peut ensuite les libérer plus tard.

Farad

Une vue d'un composant électronique appelé condensateur à film. Un condensateur est un dispositif qui stocke de l'énergie électrique dans un champ électrique. JAVIER ZAYAS PHOTOGRAPHIE/GETTY IMAGES

Le potentiel de stockage d'un condensateur, ou  capacité, est mesuré en unités appelées  farads. Un condensateur de 1 farad peut stocker un coulomb (coo-lomb) de charge à 1 volt. Un coulomb correspond à 6,25e18 (6,25 * 10^18, soit 6,25 milliards de milliards)  d'électrons. Un  ampère  représente un taux de flux d'électrons de 1 coulomb d'électrons par seconde, donc un condensateur de 1 farad peut contenir 1 ampère-seconde d'électrons à 1 volt.

Un condensateur de 1 farad serait généralement assez gros. Il peut être aussi gros qu'une boîte de thon ou une bouteille de soda de 1 litre, selon la tension qu'il peut supporter. Pour cette raison, les condensateurs sont généralement mesurés en microfarads (millionièmes de farad).

Pour avoir une idée de la taille d'un farad, pensez à ceci :

•  Une pile  alcaline AA standard contient environ 2,8 ampères-heures.
• Cela signifie qu'une pile AA peut produire 2,8 ampères pendant une heure à 1,5 volt (environ 4,2 wattheures - une pile AA peut allumer une ampoule à incandescence de 4 watts pendant un peu plus d'une heure).
• Appelons-le 1 volt pour faciliter le calcul. Pour stocker l'énergie d'une pile AA dans un condensateur, vous auriez besoin de 3 600 * 2,8 = 10 080 farads pour la maintenir, car un ampère-heure équivaut à 3 600 ampères-secondes.

S'il faut quelque chose de la taille d'une boîte de thon pour contenir un farad, alors 10 080 farads vont prendre BEAUCOUP plus d'espace qu'une seule pile AA ! Il n'est pas pratique d'utiliser des condensateurs pour stocker une quantité importante d'énergie, sauf si vous le faites à haute tension.

Applications

La différence entre un condensateur et une batterie est qu'un condensateur peut décharger toute sa charge en une infime fraction de seconde, alors qu'une batterie mettrait quelques minutes à se décharger complètement. C'est pourquoi le flash électronique d'un  appareil photo  utilise un condensateur - la batterie charge le condensateur du flash pendant plusieurs secondes, puis le condensateur vide la charge complète dans le tube flash presque instantanément. Cela peut rendre un gros condensateur chargé extrêmement dangereux - les flashes et  les téléviseurs  ont des avertissements concernant leur ouverture pour cette raison. Ils contiennent de gros condensateurs qui peuvent potentiellement vous tuer avec la charge qu'ils contiennent.

Les condensateurs sont utilisés de plusieurs manières différentes dans les circuits électroniques :

Parfois, des condensateurs sont utilisés pour stocker la charge pour une utilisation à grande vitesse. C'est ce que fait un flash. Les gros lasers utilisent également cette technique pour obtenir des flashs instantanés très lumineux.

Les condensateurs peuvent également éliminer les ondulations électriques. Si une ligne transportant une tension continue présente des ondulations ou des pics, un gros condensateur peut égaliser la tension en absorbant les pics et en remplissant les vallées.

Un condensateur peut bloquer la tension continue. Si vous connectez un petit condensateur à une batterie, aucun courant ne circulera entre les pôles de la batterie une fois le condensateur chargé. Cependant, tout signal de courant alternatif (AC) traverse un condensateur sans entrave. C'est parce que le condensateur se charge et se décharge lorsque le courant alternatif fluctue, ce qui donne l'impression que le courant alternatif circule.

Dans la section suivante, nous examinerons l'histoire du condensateur et comment certains des esprits les plus brillants ont contribué à ses progrès.

Source : howstuffworks