Un condensateur est un dispositif capable de stocker, et de restituer de l'électricité, cette propriété est mise à profit dans les alimentations des appareils électroniques afin de réguler, ou plus exactement de "lisser" la tension produite par l'alimentation.
La tension produite par un transformateur est une tension alternative, elle a donc cette allure ci:
Grâce à un dispositif composé de quatre diodes, on peut effectuer un redressement dit: double alternance, qui donne en sortie une tension dont les variations donnent l'image d'une succession de "ponts" accolés les uns aux autres comme ceci:
On remarque qu'entre chaque "bosse", ou chaque "pont", la tension revient à 0 très brièvement. On a en fait une série "d'impulsions de tension" très très rapprochées séparées par des" trous" qu'il serait interressant de combler pour obtenir une tension vraiment continue.
C'est là qu'un condensateur est utile, voici comment:
La courbe de tension aux bornes d'un condensateur qui se décharge ressemble à ceci:
Mais si le courant que le condensateur doit débiter lors de la décharge est modeste par rapport à la capacité du condensateur, donc si le condensateur a une très très forte capacité et que le circuit en aval ne demande pas trop de courant, l'allure de la courbe de tension lors de la décharge sera plutôt comme ceci:
On y voit que la diminution de tension suit une pente assez douce.
Si l'on place, en parallèle, dans le circuit d'alimentation, un condensateur de forte valeur,
il va, en se déchargeant entre chaque "bosse" ou" pont", combler les "trous" de tension comme ceci:
et obtenir une tension plus "lisse" comme ci dessous:
Imaginons un circuit comprenant un condensateur et une résistance placés l'un après l'autre, "en série", comme ci-dessous:
Sur le dessin de gauche, l'interrupteur dans le cercle vert est en position "éteint", on dit alors que le circuit est "ouvert" et aucun courant ne circule; en plaçant l'interrupteur en position "allumé" (dessin de droite), on ferme le circuit et le condensateur se charge.
Puisque la résistance (Rc) se trouve entre le générateur électrique et le condensateur, le courant de charge doit forcément la traverser.
Pendant la charge, il y a donc un courant qui circule dans la résistance.
Le sens conventionnel du courant est indiqué par la flèche rouge (donc du + vers le -), et le sens réel du courant est indiqué par la flèche bleue (les électrons sont négatifs, ils vont donc du - vers le +).
L'intensité du courant électrique qui circule dans la résistance et charge le condensateur est maximale au début et décroit ensuite selon courbe telle que celle-ci:
Dès que le condensateur est chargé, plus aucun courant ne circule dans le circuit.
Modifions maintenant notre circuit de façon à pouvoir charger et décharger successivement notre condensateur.
On a ici un interrupteur double direction.
A gauche, l'interrupteur est en position haute, le circuit est donc branché sur le générateur qui charge le condensateur. Le sens conventionnel du courant est indiqué par les flèches rouges, et le sens réel par les flèches bleues.
A droite, l'interrupteur est en position basse, ce qui a pour effet de débrancher le circuit du générateur, et de sélectionner à sa place un pontage qui permet au condensateur de se décharger. Le sens conventionnel du courant est indiqué par les flèches rouges, et le sens réel par les flèches bleues (comme d'hab.).
Notez que la charge et la décharge se font systématiquement à travers la résistance (Rc), et que le sens du courant qui y circule s'inverse entre charge et décharge.
La résistance est donc parcourue par un courant dont le sens s'inverse à chaque charge et décharge.
On peut faire une variante du même circuit:
Cette fois, pas de pontage "sélectionnable" mais le circuit s'est "enrichi" d'une résistance supplémentaire (Rs) placée en parallèle avec le groupement "condensateur + résistance Rc".
Lorsque l'interrupteur est en position "allumé" (dessin de gauche), le générateur alimente aussi bien le condensateur (qui donc se charge) que la résistance supplémentaire (Rs).
Lorsque l'interrupteur est en position "éteint" (dessin de droite), le générateur est débranché, et le condensateur se décharge à travers les deux résistances.
Comme
vous pouvez le voir sur le dessin, le sens du courant, lors de la
décharge, s'est inversé dans la résistance Rc, mais est resté le même
dans Rs.
Conclusion: la résistance Rc est parcourue par un courant (peu importe
le sens) chaque fois qu'il y a une
variation de la tension dans le circuit (charge ou
décharge).
Recommençons l'expérience avec un circuit comprenant, comme au début, un condensateur et une résistance en série, sans pontage ni résistance supplémentaire permettant de décharger le condensateur, mais en inversant régulièrement la polarité du générateur.
A gauche, le condensateur se charge, et pendant ce temps, un courant circule dans la résistance Rc.
A droite, la polarité du générateur à été inversée, le condensateur doit donc se charger avec une polarité inverse, pour cela il va se décharger complètement et directement après se recharger en polarité inverse. Pendant ce temps un courant, de sens contraire au premier, circule dans la résistance Rc.
Si l'on inverse encore la polarité, cela provoquera une nouvelle décharge immédiatement suivie d'une nouvelle charge en polarité inverse avec, dans Rc un courant qui aura à nouveau changé de sens.
En résumé: à chaque fois que l'on inverse la polarité du générateur (en retournant la pile par exemple), un courant circule dans Rc dont le sens s'inverse en même temps que la polarité.
Si l'on inverse régulièrement la polarité, on obtient une tension que l'on peut décrire comme alternative et la résistance Rc sera parcourue par un courant qui aura la même carctéristique.
Remplaçons le générateur "à polarité inversable" par une "vraie" tension alternative, et on constatera, dans la résistance Rc, un courant lui aussi alternatif.
Récapitulons:
Si un circuit composé d'un condensateur et d'une résistance en série
est soumis à une tension continue
(donc à polarité invariable), aucun courant n'y circule en dehors de la brève
période de charge.
Si un circuit composé d'un condensateur et d'une résistance en série est soumis à une tension alternative (donc à polarité s'inversant cycliquement), un courant alternatif y circule aussi longtemps que dure cette tension alternative.
Tout se passe donc comme si le condensateur laissait passer le courant alternatif, et bloquait le courant continu.
Cette propriété est utilisée pour isoler des composants électroniques
d'une éventuelle composante continue du signal.
exemple:
Sur ce dessin d'un étage d'amplification simple, on peut voir un condensateur à l'entrée (E) et un autre à la sortie (S) qui ont tout deux pour fonction d'éliminer la composante continue du signal.