Circuits RC (1)

Dans les circuits à courant continu, les condensateurs et les inductances se comportent différemment des résistances.

Lorsque l'on commande une lampe (charge résistive) par l'intermédiaire d'un interrupteur, on note deux états dans le circuit : lampe allumée ou lampe éteinte.

Dans les circuits capacitifs et inductifs, on observe des états transitoires à la mise en fonction et à l'arrêt du circuit.

Vous avez peut-être déjà appris, que les condensateurs sont des dispositifs spécialement construits pour accumuler de l'énergie électrique sous forme de charge.

Cette propriété d'accumulation de l'énergie électrique, que l'on appelle la capacité, a pour effet de s'opposer à toute variation de la tension électrique dans le circuit.

Dans cette étude, vous analyserez le comportement de circuits composés d'une résistance et d'un condensateur branchés en série à une source d'alimentation à courant continu.

Ce type de circuit, apparaissant à la figure ci-dessous, est communément appelé circuit RC.

Voyons comment se comporte un condensateur branché à une source de tension.

Si l'on branche deux plaques métalliques séparées par un diélectrique à une source de courant continu, les électrons de la plaque reliée à la borne positive sont transférés à la plaque branchée à la borne négative jusqu'à ce que la différence de potentiel entre les plaques soit égale à la tension de la source.

A cet instant, le courant est nul. Si l'on débranche les plaques de la source, la tension se maintient entre les plaques en raison de la présence du diélectrique.

La figure suivante montre cette situation. Notez qu'on utilise le sens électronique du courant pour expliquer le phénomène de transfert des électrons d'une plaque à l'autre.

Transfert de charge :

Le transfert des électrons dans la situation précédente s'exécute presque instantanément, car le déplacement des électrons n'est soumis qu'à une très faible résistance, soit celle des conducteurs.

Toutefois, si l'on branche une résistance en série avec le condensateur, la vitesse de déplacement des électrons diminue à cause de l'opposition générée par la résistance. Cela entraîne un délai avant l'atteinte de la valeur de la tension de la source aux bornes des plaques. La figure suivante montre cette situation.

Transfert des électrons à travers une résistance :

Dans un circuit capacitif (RC), le temps de réponse est égal au produit de la résistance et de la capacité.

La constante de temps  détermine le temps nécessaire pour que la tension aux bornes du condensateur atteigne 63,2 % de la tension de la source.

La constante de temps se calcule à l'aide de la formule suivante :

Dans laquelle :

Exemple d'application de cette formule :

Problème: calculez la constante de temps d'un circuit RC si la résistance égale 1 M Ohms et le condensateur a une capacité de 1 µF.

Calcul de la constante de temps :

Pour déterminer la valeur de la constante de temps, il suffit d'appliquer l'équation suivante :

Il faudra donc une seconde pour que la tension aux bornes du condensateur atteigne 63,2 % de la tension de la source.