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Les Condensateurs

L’unité de mesure du condensateur est le FARAD. Mais cette unité est si grande que l’on utilise les sous-multiple du Farad : le microFarad (mF), le nanoFarad (nF), et le picoFarad (pF).

1 Farad = 1000 000 mF = 1000 000 000 000 nF = 1000 000 000 000 000 000 pF
1 mF = 1000 000 nF = 1000 000 000 000 pF
1 nF = 1000 000 pF
Bien, nous  connaissons l’unité de mesure, mais nous ne connaissons pas le reste. Alors, un condensateur,
A quoi ça sert ?
Comment c’est fait ?
Comment l’utiliser ?
Quel sont les différents type de condensateur?
Comment connaître la capacité d’un condensateur ?
Pour en savoir plus…
A Quoi peut bien servir un condensateur ?

Le condensateur joue le rôle de « réservoir à courant ». Comme un château d’eau stock de l’eau, le condensateur stock du courant.
Le schéma peut être l’une des représentations ci-dessous:

En 1., vous pouvez voir la schématisation d’un condensateur non polarisé; alors qu’en 2. et 3., les condensateurs sont polarisé, et la borne « + » et relié au « + » (!).En 3., le marquage par le signe « + » n’est pas nécessaire, les bornes étants distinguées, en revanche, en 2., ce marquage est obligatoire pour ne pas confondre « polarisé » et « pas polarisé »…
Lorsque l’on représente un condensateur polarisé, on peut utiliser 2. ou 3., c’est selon sa préférence, et uniquement sa préférence !

Nous disions donc qu’un condensateur sert de réservoir à courant. Mais dans quel but ?

=> Par exemple, le condensateur peut servir à filtrer une tension redressée : à la sortie d’une transformation de courant, si l’on veut du courant continue, il faut, après l’avoir redressé, le filtrer.
Voici le schéma: 
On reconnaît le pont de diode, qui redresse le courant alternatif, mais ce qui est nouveau, c’est le condensateur, qui va donc filtrer la tension redressée pour la rendre le plus continue possible.
Plus la capacité d’un condensateur est grande, plus le courant sera continue.
Vous voyez aussi un élément nouveau : le transformateur (avec les 3 barres verticale entre les 2 bobines). Nous ne l’étudierons pas dans ce chapitre. Pour le moment, sachez simplement qu’il sert à élever ou abaisser une tension (par exemple, transformer du 220 V en 9 V)

En 1 et 2, vous voyez la tension redressée. La 1. est le type de tension obtenue avec une seule diode, et la 2 est obtenue avec un pont de diode.
La 3. est le courant redressée. Vous voyez toujours des irrégularité, mais avouez que c’est tous de même plus droit !
Plus la capacité du condensateur, du « réservoir », sera grande, plus la tension sera lisse.
Mais qu’est ce qui se passe lorsque l’on filtre une tension ?

Voici :
Regardez bien:
Le courant, ici, un courant d’eau, arrive (flèches bleu). Ce courant va dans deux directions : D’une part, il va alimenter l’appareil; on va dire ici que c’est un moulin à eau; et, d’autre part, le courant va charger le condensateur : le ressort se compresse. Le condensateur se retrouve donc chargé.
Lorsque le courant n’arrive plus, le condensateur est alors libre de se décharger : le ressort pousse le piston, qui pousse l’eau. Cette eau, où ce courant, ne pouvant repartir par là où il est venu à cause du clapet (qui joue ici le même rôle qu’une diode), n’a plus qu’une solution : traverser l’appareil. Celui-ci est donc alimenter en permanence, même lorsqu’il n’y a pas de courant qui arrive par  le tuyau bleu, à l’extrémité gauche
On a ainsi du courant en continue. Bien sûr, la capacité du condensateur est limité, et donc, le lissage de la tension n’est pas parfait (en 3. sur le dessin ci-dessus), mais vous comprendrez que plus il sera « gros », c’est à dire, plus il pourra stocker de courant, plus le courant sera continue, car plus il pourra en délivrer. (cliquez pour voir l’animation rapide)
Le condensateur explique pourquoi, sur certains appareils comprenant une petite lampe témoins, rouge ou verte (une DEL), elle ne s’éteint pas immédiatement dès que l’on coupe le courant, mais s’éteint progressivement : c’est le condensateur qui se décharge à travers la lampe.
Voilà. Vous savez désormais que la principale action d’un condensateur est de filtrer. On le retrouve partout : Dans les circuit oscillant (radio commande), les filtres de vos enceintes, et j’en passe…

Comment est fait un condensateur ?

Nous disions plus haut qu’il y avait 3 type de schématisations :

Mais on remarque que l’on retrouve toujours 2 traits parallèles. Pourquoi ? Comme le schéma de la diode est une flèche parce que la diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens, le schéma du condensateur s’explique clairement : Un condensateur est formé de 2 matériaux conducteurs séparés par un isolant. cet isolant peut être, par exemple, du plastique. C’est ce qui donne le nom au condensateur : Mica, céramique, électrolytique (chimique)…
Ouvrons un condensateur :
En 1, vous voyez la coupe d’un condensateur très simple… comme il n’en existe pas ! Mais  par contre, vous voyez clairement que le condensateur est bien constitué de deux conducteurs (en rouge et bleu), séparés par un isolant (en jaune)
Le dessin 2. est un peu plus réaliste. En effet, le 1. ne stocke quasiment pas de courant ! En revanche, le 2., constitué de plusieurs couches « conducteur rouge-isolant-conducteur bleu » (ici 3 : en bas, au milieu et en haut), peut contenir plus de courant. Mais ce dessin n’est pas encore juste : en effet, les conducteurs sont plus rapprochés et plus fin, et il y en a plus ! Mais le principe est là.
D’ailleurs, regardez : quel est la différence entre 1. et 2. ? L’un a plus de couple « conducteurs-isolant » que l’autre, d’accord, mais comment sont branchés ces ensembles ? en parallèle ou en dérivation ?
En dérivation ? GAGNÉ !
Résumons : le condensateur 2. à ses ensembles « conducteurs-isolants » branché en dérivation et stock plus de courant, qu’en déduisez vous ?
Comment ? Parlez plus fort je n’entend rien ! Vous dites que, pour augmenter la capacité d’un condensateur, il faut en brancher plusieurs en parallèle ? Hé bien, vous avez raison. !
Nous verrons cela au paragraphe suivant…

Comment utilise-t-on un condensateur ?

Pour les condensateurs non polarisé, pas de problème, le sens importe peu. En revanche,  il faut faire attention aux condensateur polarisés : ils ont un « plus » et un « moins » Le « plus » se branche au positif (« + ») de l’alimentation, et le « moins » se branche au « moins » de l’alimentation…
Comment reconnaître le « Moins » du « Plus » ?
Rien de plus simple : Un condensateur possède sur son corps, une flèche sur laquelle il y a le signe « - » :
Ici, le « - » est à droiteEt si le « moins » n’est pas indiqué clairement, il y a une petite déformation du côté du « plus »

Bien, nous avons des condensateurs de capacités diverses et variées, mais si il n’y a pas le condensateur recherché ?
Il faut faire des associations.
EN PARALLÈLE : Si l’on branches des condensateurs en parallèle, leurs capacités s’additionnerons : Par exemple, si l’on à un condensateur de 10 microFarads, et un de 20 microFarads, et que nous voulons 30 microFarads, nous les brancherons en parallèles (10+20=30 !).
EN SÉRIE : Lorsque deux condensateurs sont branchés en série, la capacité totale diminue selon la formule « (C₁C₂ ) / (C₁ + C₂)« , et la tension totale supporté sera de « U₁+U₂ »
Exemple:
Soit 2 condensateurs, l’un de 10 microFarad, 100 V et l’autre de 20 microFarad, 100
Volts.
Ces deux condensateurs en séries seront égaux à un seul condensateur de :
=> (10 x 20) / (10 + 20) = 200 / 30 = environ 6,67 microFarad
=> 100+100 = 200 Volts

Quel sont les différents types de condensateur ?

I/ Les condensateurs « classiques »

On distingue d’abord deux grands type de condensateurs :

les « polarisés », qui ont un « plus » et un « moins » à respecter,
et les « non polarisé », où le sens de branchement n’importe pas.

Les condensateurs polarisés sont souvant, si ce n’est toujours, cylindrique, de couleur bleu ou noir, tandis que les condensateurs non polarisés sont plus souvant plats ou rectangulaires.

Dans la catégorie « polarisé », citons :

Les condensateur axiaux  où les pattes sont de part et d’autre du condensateur (elles traversent l’axe )	Les condensateurs les radiaux, où les pattes sont du même coté

Les polarisé sont, en plus d’être cylindrique, électrochimique, c’est à dire qu’ils contiennent une substance chimique à l’intérieur, d’où leurs forme cylindrique. D’ailleurs, à vrai dire, je n’aurais pas du dire « dans la catégorie ‘polarisés… », mais « dans la catégorie ‘chimique’… ». Mais comme les polarisés sont le plus souvant chimique… Les condensateurs non polarisés sont rarement chimiques, bien qu’en cherchant bien, vous pourriez en trouver…

Pour les condensateurs non polarisés, il n’y a pas, sauf s’ils sont chimique, ce qui est rare,  de différences comme « axial » et « radial », mais les différences sont surtout au niveau de l’isolant : céramique, polyester etc… Et c’est cet isolant qui donne le nom au condensateur. Pourquoi croyez qu’on les appellent « condensateur au mica », « condensateurs plastique »… ?

ex :

Deux condensateurs céramiques

Quel est la différence entre un condensateur « polarisé » et « non polarisé » ?

Voici une explication: :
En haut, vous voyez un condensateur polarisé. Vous voyez que le courant ne peut arriver que par la gauche, le coté bleu, car, au repos, le piston est de ce côté. Le courant, en arrivant, va donc charger le condensateur (voir plus haut) Si, l’on essaye d’amener le courant de l’autre coté, le condensateur ne pourra pas se charger, et que se passe-t-il lorsqu’un composant ne peut pas remplir sa fonction ? Il se détruit, tout simplement !.
En revanche, dans un condensateur non polarisé, le piston au repos est au milieu., ce qui permet d’amener le courant aussi bien d’un coté que de l’autre. (Bien sûr, ce dessin de piston est une image pour vous aider à mieux comprendre le fonctionnement du condensateur…). Mais ce dessin vous explique aussi pourquoi les condensateurs non polarisés sont moins « gros » que les polarisé…

II/ Les autres types de condensateurs

Comme pour les résistances, les autres types de condensateurs sont les condensateurs variables et ajustables.
Les condensateurs ajustables sont fait pour obtenir une capacité précise, pour… ajuster ! La plage n’est pas très grande : par exemple, de 2 à 22 picoFarads.
En revanche, les condensateurs variables ont une plage plus grande : de 1 à 25 microFarads par exemple. Ces condensateurs, plus chers, sont moins utilisés, tandis que les condensateurs ajustables sont très utilisés, notamment en radio.
Citons aussi les diodes varicaps, ou « diodes à capacité variable ». Certes, ce composant porte le nom de « diode », mais il se comporte comme un condensateur : c’est en effet un condensateur dont la capacité varie en fonction de la tension appliqué à ses bornes.

Schématisations :

Condensateur ajustable	Condensateur variable	Diode  varicap

Comment connaître la capacité du condensateur ?

Il y a plusieurs possibilités pour indiquer la valeur d’un condensateur. Commençons par la plus simple et la plus directe : la valeur est indiquée directement : il n’y a pas de codage comme pour les résistances. vous lirez, par exemple « 50nF 63V », ce qui voudra dire « 50 nanoFarads, utilisable sous une tension maximale de 63 Volts », ou encore « 20pF 50V », qui signifie « 20 picoFarads, utilisable sous une tension maximale de 50 Volts », ou bien « 4 mF 150V », qui signifiera « 4 microFarad, utilisable sous une tension maximale de 150 Volts ».
Bien sûr, c’est loin d’être aussi simple ! Seul les condensateurs électrochimique ont leurs valeurs marqué clairement.
Mais alors, pour les autres ?
Pour les condensateurs céramiques ou polyester,  Il y a 2 façons de donner la valeur: Européen ou Asiatique.

Le code Européen :

Lorsque la valeur est donnée en picoFarad, un « p » remplace la virgule. Lorsque la valeur est donnée en nanoFarad, un « n » remplace la virgule.
Exemple :

1p2 doit être lut « 1, 2 picoFarads »
10p se lit « 10 picoFarad »
3n5 doit se lire « 3, 2 nanoFarad »
330n se lit « 330 nanoFarads »
n10 se lit « 0, 10 nanoFarads » (On ne met pas de zéro avant la virgule, donc, pas de zéros avant le « n »…)

Le code Asiatique :

La valeur est toujours donnée en picoFarads
Il y a un nombre de 3 chiffre : les deux premier représente la valeur, le troisième est le multiplicateur, où le nombre de zéro à ajouter aux deux premiers chiffres

Exemple :

103 = 10 000 pF
141 = 140 pF
254 = 250 000 pF

On trouve d’autres indications : une lettre, indiquant la tolérance :
M = 20%
K = 10%
J = 5%

Enfin, La tension de service est indiquée en toute lettre.

EXEMPLE

Vous voyez un condensateur marquer « 1n2K600″, il faut lire « 1, 2 nanoFarad, tolérance de 10%, tension maximale supportée : 600 Volts »

---

Enfin, la valeur peut être donnée sous forme d’un code couleur, comme les résistances. Mais ici, il y à un anneau de plus, soit 5 anneaux :

On remarque que le code couleur est le même que celui des résistances. Il y a juste le couleurs des tolérances qui sont différente. Il y a aussi un troisième code : celui de la tension maximale supporté par le condensateur. Ce qui nous fait bien 5 anneaux : 2 pour la valeur, un pour le multiplicateur, un pour la tolérance et un pour la tension.

L’ordre de lecture des anneaux se fait en commençant par le haut du condensateur.
Alors ? Quel est la propriété de ce condensateur ?
Voyons… Bleu, Marron, Vert nous donne 61 x 100000 = 6 100 000 pF, soit 6100 nF, ou encore 6, 1 mF. La tolérance ? Blanc, soit +10% (La véritable valeur est comprise entre 5, 49mF et 6,71mF). La tension maximale ? Rouge, soit 250 Volts.

PROPRIÉTÉ DES CONDENSATEURS:

	CODE DE CHIFFRES ET DE LETTRES :	CODE DE COULEUR	CONDENSATEURS CHIMIQUES (ou électrolytiques)
VALEUR	2 codes différents : Européen ou Asiatique (voir plus haut)	Le même que celui des résistance. Valeur toujours donnée en picoFarads (pF)	Écrite en clair
TOLÉRANCE	M = 20% K = 10% J = 5%	NOIR = 20% BLANC = 10%	Pas indiquée. Tolérance toujours comprise entre 40%et  50%
TENSION MAXI.	Écrite en clair	Marron : 100 Volts Rouge : 250 Volts Jaune : 400 Volts	Écrite en clair

Voilà pour les condensateurs.