Circuits RC (2)

La période de charge correspond au temps nécessaire pour charger un condensateur. Après une période égale à cinq constantes de temps , le condensateur est presque chargé à la valeur de la tension de la source. Donc, le temps nécessaire pour charger le condensateur de l'exemple précédent à la valeur de la tension de la source est égal à :

Si un condensateur chargé à la tension de la source est relié à une résistance, on remarque que les électrons en surplus sur la plaque négative se déplacent vers la plaque positive afin de rétablir l'équilibre entre les plaques. L'effet de la résistance provoque un délai identique à celui produit lors de la charge du condensateur.

Donc, après un délai correspondant à la constante de temps, la tension aux bornes du condensateur diminue de 63,2 % de sa valeur maximale, et une période de  détermine le temps nécessaire pour décharger presque complètement le condensateur. La figure suivante montre cette situation.

Décharge du condensateur à travers une résistance :

Contrairement à ce que l'on pourrait croire, les courbes de charge et de décharge du condensateur ne sont pas linéaires.

De fait, au début de la période de charge ou de décharge, le condensateur se charge ou se décharge très rapidement.

A la fin, la variation de la tension est beaucoup plus faible pour une même unité de temps. La figure suivante montre les courbes universelles de la constante de temps pour la charge et la décharge d'un condensateur.

Courbes de charge et de décharge :

Sur le graphique, on distingue cinq points pour chacune des courbes. Le tableau accompagnant les courbes indique le pourcentage de la tension de charge ou de décharge à chacun de ces points. L'aspect des courbes est identique quelle que soit la valeur de la capacité du condensateur ou celle de la résistance.

Exemple qui synthétise l'ensemble des notions exposées jusqu'ici :

Problème: pour le circuit de la figure suivante :

a) calculez la constante de temps ;
b) calculez la période de charge et de décharge ;
c) tracez les courbes de charge et de décharge.

1. Identification des données

Sur la figure, on voit que :

• la résistance a une valeur de 200 k Ohms  ;
• la condensateur a une capacité de 1 µF.

2. Calcul de la constante de temps

Comme vous l'avez vu précédemment, la constante de temps est égale à :

La constante de temps est donc égale à 200 ms.

3. Calcul de la période de charge et de décharge

La période de charge ou de décharge est égale à cinq fois la constante de temps. Donc :

La période de charge ou de décharge du condensateur est donc égale à 1 s.

4. Traçage des courbes de charge et de décharge

Pour tracer les courbes de charge et de décharge, on utilise les pourcentages indiqués plus haut. Sachant que la tension de la source est égale à 50 V, on obtient les valeurs apparaissant dans le tableau ci-après.

Courbes de charge et de décharge (exemple) :

A la suite de cette étude, retenez particulièrement les points suivants :

• Les condensateurs sont des dispositifs spécialement construits pour accumuler de l'énergie électrique sous forme de charge.

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

• Si l'on branche une résistance en série avec un condensateur, on remarque un délai avant d'atteindre la tension de la source aux bornes du condensateur.

• La constante de temps détermine le temps nécessaire pour atteindre 63,2 % de la tension de la source aux bornes du condensateur lors de sa charge. Sa valeur est égale au produit de la résistance et de la capacité :

• La période nécessaire pour charger un condensateur correspond à cinq fois la constante de temps :

• Lors de la décharge d'un condensateur, l'effet de la résistance provoque un délai identique à celui produit au moment de la charge du condensateur.