Discuter:Condensateur (électricité)

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Sommaire 1 Formule élémentaire 2 Précision sur le déphasage de i 3 ulilitée d'un condensateur 4 Formules Anglaise et Française 5 détails et synthèse 6 Rajouter un lien 7 re-définition 8 impédance du condensateur 9 impédance et module

[modifier] Formule élémentaire

La formule la plus courante pour définir le condensateur est plutot q=C.u que i=c.v' (qui n'est rien moins que la dérivée de la première). je pense qu'il faudrait effectuer le changement. QQn est contre?--++MEJDIEU++ 21 septembre 2006 à 12:30 (CEST)

Une bonne définition d'une grandeur physique doit donner la façon de la mesurer. Comment pouvez-vous mesurer la valeur d'un condensateur sans modifier la charge? Si on vous donne un condensateur chargé, comment pouvez-vous connaître la charge sans le décharger? Donc, la définition Q=CV n'est pas de grande utilité. Si vous voulez mesurer la capacité vous êtes "obligé de dériver la définition", pour passer à de grandeurs mesurables que son la tension le courant et le temps. Non, laissez la définition telle qu'elle est. LP 22 septembre 2006 à 09:32 (CEST)

Certe, mais par définition le condensateur est un composant qui stocke des charges électriques. DONC: q=c*u est la formule qui illustre la definition. Par ailleur, pour mesurer une capacitée on se contente de mesurer la constante de temps d'un circuit RC ( i-e u=f(t) ) on ne "dérive pas la définition" ;-) . Enfin; la définition n'a pas pour but de permettre la mesure de C... --++MEJDIEU++ 1 octobre 2006 à 20:52 (CEST)

Les condensateurs ne sont pas les seuls composants qui stockent les charges électriques. Un condensateur stocke aussi de l'énergie et vous ne donnez pas comme définition , ce qui est aussi valable. Mais l'utilisation originale des condensateurs, pour stocker de la charge électrique ("la condenser"), date de l'époque de leur invention et de la bouteille de Leyde. Depuis l'apparition de l'électronique, on utilise très rarement des condensateurs pour stocker de la charge (je ne vois que 2 ou trois applications). Le reste du temps on les utilise pour leurs propriétés électriques dynamiques (la formule que vous avez effacée). Je ne crois pas que vous ayez utilisée la méthode de la constante de temps pour mesurer une capacité, en dehors des TP de physique que l'on fait faire aux débutants. Mais même dans ce TP, vous faites varier la charge en fonction du temps (ce n'est pas une dérivée?). Le passage entre votre définition préférée, et l'exponentielle, nécessite de "dériver la définition" puis d'intégrer l'équation différentielle du circuit. En fin, en physique, OUI, une définition doit donner le moyen de mesurer la grandeur définie. Mais... gardez la définition que vous voudrez. Je suis assez poli pour ne pas effacer la vôtre. LP 2 octobre 2006 à 10:28 (CEST)

Je suis contre et pour les même raisons que LP. permet immédiatement de décrire le comportement d'un circuit comportant un condensateur alors Q = c.U non. De plus, même quand on veut dimensionner un condensateur de filtrage dans une alimentation, il est plus simple/naturel d'utiliser que Q = c.U.Yves-Laurent 2 octobre 2006 à 16:57 (CEST)

Le fonds de la discussion est à mon sens la distinction entre les domaines de l'électrocinétique (étude des circuits) et l'électromagnétisme ( étude des lois fondamentales). L'article dans son ensemble devrait faire apparaître plus clairement les deux approches.

ELECTROCINETIQUE On étudie des réseaux. La modélisation consiste en branches reliées par des noeuds. Les variables sont les courants de branche (uniforme sur la branche) et les potentiels des noeuds. On dispose de lois phénoménologiques (que l'on admet...) : lois des mailles et des noeuds. Un dipôle est une boîte noire insérée dans une branche. Son équation d'état est forcément dans ce modèle une relation entre i(t): courant algébrique de la branche et u(t): différence de potentiel entre les noeuds d'entrée et de sortie . Pour le condensateur alors on écrit (convention récepteur) : i = C* du/dt et réciproquement pour une inductance u = L* di/dt.

Sur le plan énergétique, cette approche permet seulement de parler de la puissance reçue P = u*i et éventuellement des VARIATIONS de l'énergie stockée.

ELECTROMAGNETISME On étudie ce qu'il y a dans la boîte noire. La tension est une circulation du champ électrique. Le champ est créé par des particules chargées. Le courant est un flux de particules chargées en mouvement. A un courant est associé un autre champ : le champ magnétique. S'il est variable, la loi de l'induction stipule l'apparition d'un nouveau champ responsable du caractère inductif (même pour un "condensateur" ! ). L'énergie d'un condensateur est stockée dans le champ électrique. L'expression de la capacité epsilon * S /e appaprtient fondamentalement à l'approche électrostatique. L'énergie d'un condensateur existe même en l'absence de courant : condensateur chargé posé nu sur une table. L'électricien ne mesurera cette énergie qu'en le touchant sans précaution et en déclenchant un courant de décharge. Il sautera au plafond essentiellement à cause du transfert énergétique associé : là il aura fait une mesure.

Notons pour conclure que lorsqu'il emploie un oscilloscope pour faire ses mesures, l'électricien utilise les propriétés électromagnétiques du condensateur constitué par les plaques déflectrices de l'appareil.

PS Je me suis permis quelques modifications à l'article sans passer par la page de discussion. J'essayerai à l'avenir de passer par cette page avant de lancer une modification de fonds d'un article. Bon courage à tous les contributeurs--C Pontzeele 5 octobre 2006 à 08:25 (CEST)

Quelques observations.

• Pour faciliter la lecture, je me suis permis de modifier la mise en page des dernières entrées (dans cette page) de C Pontzeele.
• J'ai restauré la définition à .
• Je ne suis pas d'accord sur l'intérêt pédagogique de trop "mettre des cloisons" entre les différentes possibilités. L'électromagnétisme est UN, général et unique. Il–y a des cas particuliers comme l'électrostatique, magnétostatique, magnétohydrodynamique, ou l'étude des réseaux. Mais ce ne sont pas de branches distinctes de l'électromagnétisme: ce ne sont que des cas particuliers. Un condensateur est le même que l'on soit dans un magasin d'électronique, dans une étude de circuits ou dans l'électromagnétisme. De même il n'y a pas de champs à caractère inductif et de champs à caractère non-inductif. C'est le même champ qui induit ou pas suivant qu'il varie ou non.
• Les lois des mailles ne sont pas des lois phénoménologiques. Ce sont des conséquences directes de lois de Maxwell. Historiquement, aussi bien les lois des mailles, de Coulomb, d'Ampère, de Faraday, etc., étaient des lois expérimentales. Mais, après le passage de Maxwell, toutes ces lois deviennent des conséquences (du point de vue formel) des lois de Maxwell, qui peuvent, elles, être considérés comme des postulats (ou lois expérimentales, si vous préférez).
• Que le courant soit constant ou qu'il varie avec le temps, la situation est la même. Seulement, dans le premier cas, on peut simplifier les équations. Il ne faut pas mettre de cloisons trop rigides entre les deux cas. D'autant plus que vous pouvez avoir des variations "très lentes" (où toutes les dérivées temporelles sont ignorées), "lentes" (où seul le "terme maquant" est ignoré) et rapides (où aucun terme n'est ignoré).
• Oscilloscope. Tout ce qui a une capacité n'est pas un condensateur. Vous même avez une capacité de l'ordre de 100 pF mais je n'oserai pas vous traiter de condensateur. Les plaques déflectrices des oscilloscopes ne sont pas des condensateurs et ce n'est pas leur capacité (parasite) qui est utilisé pour dévier les électrons.
• " Expression algébrique de la loi de comportement du condensateur :" "Un bon dessin vaut mieux qu'un long discours". Au lieu de tout ce formalisme par écrit, qui rend le discours confus. Les deux premiers paragraphes sont très corrects, très formels et à remplacer par quelque chose de plus clair et plus simple même si le purisme y perd. Nous ne sommes pas en train de rédiger ni une loi ni une constitution, mais un texte facile à comprendre par des débutants. Cet excès de formalisme rend le texte lourd et incompressible. LP 5 octobre 2006 à 14:02 (CEST)

[modifier] Précision sur le déphasage de i

il faut préciser que en appliquant du courant alternatif, la tension est en retard par rapport a l'intensité --Vev 1 jul 2005 à 18:35 (CEST)

nb: seulement si le condensateur est branché en série avec une résistance; c'est alors un circuit RC utilisé pour les filtres passe bas et passe haut--++MEJDIEU++ 1 octobre 2006 à 20:59 (CEST)

MEJDIEU a tort. Dans un condensateur, la tension est toujours en retard par rapport au courant. Et ceci même si le courant n'est pas alternatif et qu'il n'y a pas d'autre composant connecté au condensateur. La tension est en retard parce que, pour faire varier la tension dans un condensateur, il faut faire passer une courant et attendre: la tension apparaît en retard par rapport au courant appliqué. C'est le comportement fondamental du condensateur et que l'on voit clairement dans la définition de condensateur que MEJDIEU n'aime pas. Évidemment, si le courant n'est pas sinusoïdal, il n'y a pas d'angle de phase. LP 2 octobre 2006 à 10:38 (CEST)

[modifier] ulilitée d'un condensateur

Il n'est pas précisé dans l'article quelle est l'utilité d'un condensateur dans un circuit électrique : quelle est la raison pour laquelle "emmagasiner une charge électrique" peut-être essentiel dans un circuit; ce qui différencie ce composant d'une pile par exemple. 17 septembre 2005 à 21:52 (CEST)

Exact, je glisse mes explications dans la définition générale.--++MEJDIEU++ 1 octobre 2006 à 20:59 (CEST)

[modifier] Formules Anglaise et Française

les formules des condensateurs ne sont pas les mêmes dans le texte anglais et le français. quelqu'un sait quelles sont les bonnes ?

La différence entre les formules anglaises et les françaises vient de la définition d'impédance donnée par quelques enseignants en France. Ce que ces enseignants appellent "impédance complexe" est simplement l'"impédance" des anglophones, hispanophones et sinophones. Et ce que ces enseignants français appellent "impédance" est ce que les anglophones, hispanophones et sinophones appellent "module de l'impédance". Mais, même en France, la définition anglophone est très utilisée. J'ai enseigné pendant quelques décennies dans un IUT d'électronique et, aussi bien mes collègues que moi, avons toujours utilisée la définition "anglophone". LP 25 août 2006 à 15:19 (CEST)

[modifier] détails et synthèse

J'aurais aimé trouver le principe de fabrication des condensateurs dits "chimiques,polarisés, electrolytiques", la raison pour laquelle ils sont polarisés, et également celui des supercondensateurs, montrer toute la gradation depuis le condensateur simple jusqu'à la batterie. Le problème est que wikipédia renvoie à des articles séparés mais il y a également un besoin de synthèse et de vue d'ensemble sur tous les moyens de stockage d'énergie électrique.

[modifier] Rajouter un lien

Il faudrait peut être ajouter un lien vers les circuits RC (et les LC)?

[modifier] re-définition

J'ai modifié la définition précédente de condensateur. Un condensateur est un composant et non n'importe quoi qui ait une capacité parasite. LP 25 août 2006 à 15:19 (CEST)

[modifier] impédance du condensateur

Je ne comprends pas comment on peut définir l'impédance par le rapport u sur i. Si c'est le module de l'impédance, c'est le rapport des valeurs efficaces, notées en général en majuscule (définie comme ça dans l'article sur l'impédance). Si u et i représentent les valeurs instantannées (sinusoïdales) alors leur rapport n'a pas de sens il me semble.

On ne peut utiliser le formalisme des impédances qu'en régime sinusoïdal. Vous savez que les toutes tensions et tous les courants seront de forme sinusoïdale et que la fréquence est celle avec laquelle on alimente le circuit. Donc, les seules deux caractéristiques d'une tension ou d'un courant sont amplitude (la valeur crête de la sinusoïde) et la phase, qui correspond à un décalage dans le temps de la sinusoïde par rapport à la sinusoïde de référence (souvent celle qui alimente le circuit). Les tensions et les courants sont donnés comme des nombres complexes (alors que dans la réalité les tensions et les courants sont on ne peut plus réels). La correspondance entre ces nombres complexes et la réalité est que l'amplitude est le module du nombre complexe et la phase est l'argument de ce nombre.

L'impédance n'a pas la même définition pour une fraction de Français que pour le reste de l'univers. Quelques Français appellent impédance ce que le reste des Français et le reste du monde appelle module de l'impédance et impédance complexe ce que le reste du monde appelle simplement impédance. Ceci dit, l'impédance (complexe) est le rapport entre la tension et le courant, les deux nombres étant exprimés suivant le formalisme des impédances et donc sous forme complexe. Si vos profs font partie de la minorité, vous pouvez toujours faire le module de tout ça.

Pour ce qui est des majuscules ou minuscules, c'est une question de goût personnel, et on peut utiliser ce que l'on veut, à condition de le dire... et de pas se mettre les profs à dos. LP 27 septembre 2006 à 17:58 (CEST)

[modifier] impédance et module

La notation complexe n'étant qu'un outil permettant de faire plus facilement des calculs, il me parait plus logique d'appeler impédance la grandeur qui a une signification physique, c'est à dire le rapport entre les valeurs efficaces (ou amplitude, ça revient au même). Je ne vois pas bien l'intérêt de parler de module d'impédance, qui se rapporte à la notation complexe. Je précise que je fais partie de la minorité (?) des profs susnommée. Pour revenir à l'article, la notation n'est justement pas précisée, et les minuscules sont utilisées au dessus pour une relation dérivée (donc grandeurs instantannées). àmha, ça prête à confusion. Il faudrait préciser que l'impédance Z est le rapport des valeurs efficaces de u et i ou des amplitudes.grattendulf 29 septembre 2006 à 16:03 (CEST)

L'impédance "module" pressente très peu d'utilité. Elle ne sert que lorsqu'on a un seul composant. Des que vous utilisez deux composants ou plus dans un circuit vous êtes obligé d'utiliser la forme "complexe". En fait, dans mon expérience professionnelle (36 ans dans un IUT d'électronique) je n'ai jamais vu un collègue (ni moi-même) utiliser l'impédance "module". On utilise toujours la forme "complexe" et, au besoin, on calcule le module de la tension ou du courant obtenus pour le comparer à la mesure. C'est en lisant cet article en wikipedia que j'ai compris pourquoi tant de fois les étudiants écrivaient des idioties du genre (sans le j). Le fait de définir l'impédance sous la forme "module" ne fait que créer de la confusion chez nos jeunes.

On peut aussi préciser que le rapport de valeurs efficaces est le même que celui des valeurs crête. Et, si l'on vient à l'origine du formalisme des impédances, c'est avec des valeurs crête (les amplitudes) et non avec les valeurs efficaces que les impédances "complexes" sont nées. LP 29 septembre 2006 à 17:23 (CEST)

Je ne parlais pas d'utilité mais de sens physique... Je n'ai pas 36 ans d'expérience dans un iut d'électronique (et alors ?) mais je ne pense pas qu'une mathématisation de la physique améliore la compréhension des étudiants.

Je lis un peu plus haut "Une bonne définition d'une grandeur physique doit donner la façon de la mesurer". C'est pratique les valeurs efficaces, pour mesurer une impédance ! grattendulf 2 octobre 2006 à 11:40 (CEST)

La référence à l'expérience était seulement pour dire à quel point la définition "module" était peut utilisée. Pour ce qui est de la mathématisation de la physique je suis d'accord avec vous à 150%. Je n'ai rien contre la valeur efficace et c'est la plus facile à mesurer avec un voltmètre (mais non avec un oscilloscope). Ce que je signalais est le fait que, avec le formalisme des impédances, puisque la forme d'onde es la même, on peut travailler aussi bien avec des valeurs efficaces, crête, moyens, etc., à condition d'être consistant. On n'est pas obligé d'utiliser de valeurs efficaces.

J'insiste que l'impédance "module" n'est pas très utile. Quand vous voulez calculer un circuit qui a plus d'un composant, vous utilisez l'impédance "complexe". Donc, l'impédance "module" ne sert que pour des circuits à un seul composant. Ce n'est pas très utile. On pourrait même se passer du module de l'impédance, et se limiter à calculer le module du résultat (tension ou courant). Le fait de définir l'impédance en deux étapes, crée de la confusion chez les élèves qui ont une tendance à ne retenir que la première définition, ou à mélanger les deux. Puisque, de toute façon il faudra passer par l'impédance "complexe", autant faire le saut et commencer par elle. Je pense qu'il devrait avoir moins de confusion. On peut aussi se demander si l'enseignement secondaire en France a fait le bon choix et le reste de l'univers le mauvais choix (je ne le crois pas).

Notre discussion es intéressante et inutile. De toute façon, l'enseignement de l'impédance continuera à se faire de la même façon. Même si j'arrivais à vous convaincre, vous ne pourriez pas changer la façon de l'enseigner. LP 2 octobre 2006 à 16:19 (CEST)

Je voudrais, en qualité d'enseignant français, préciser que mes collègues et moi considérons ( comme la plus grande partie du monde) qu'une impédance est a priori une grandeur complexe. Elle est mesurable en module et en argument à l'aide d'appareils tels que oscilloscope, phase-mètre. La confusion d'une grandeur physique avec une de ses propriétés fait des dégâts non seulement en électricité mais également dans d'autres domaines. En mécanique, les partisans de l'impédance-module sont sans doute aussi ceux de la vitesse-module qui considèrent qu'un mouvement circulaire uniforme est non accéléré puuisque la vitesse-module ( qu'il convient plutôt ici d'appeler la vitesse-norme) est constante. S'ils considèrent que la dérivée du vecteur vitesse n'est mesurable qu'en "module" ils risquent d'être cruellement rappelé à la réalité physique en prenant un virage sérré un peu trop rapidement.

Pour terminer avec la présentation de l'impédance complexe, je me permets une dernière remarque pédagogique mais non fondamentale.

Je trouve regrettable d'écrire 1/Zc = Yc = jCw plutôt que jw*C. En effet, il est dommage de séparer j et w qui sont issus du formalisme plus général de la transformée de Laplace : Yc(p)= p*C . La notation symbolique p étant remplacée par jw en régime sinusoïdal. La notation classique est sans doute due à l'usage purement mathématique qui veut que "la" variable (w) soit à droite et le nombre imaginaire unité soit à gauche --C Pontzeele 5 octobre 2006 à 07:56 (CEST)

Il va falloir que je modifie la phrase "enseignement secondaire français" par "une partie de l'enseignement secondaire français". Cela fait plaisir. LP 5 octobre 2006 à 11:36 (CEST)

J'aime bien les discours qui commencent par "moi et mes 36 ans d'expérience" ou "moi, comme le reste du monde".

Parler d'une grandeur complexe pour une grandeur physique n'a pour moi aucun sens. Je ne vois pas en quoi parler de l'impédance comme étant une grandeur qui est le rapport de la tension sur l'intensité (valeurs efficaces ou amplitudes) et qui entraine un déphasage entre la tension aux bornes du composant et l'intensité du courant qui le traverse (valeurs instantannées) est une hérésie ! Qu'on dise ensuite que la représentation complexe permet de faciliter les calculs, oui, et il n'y a pas contradiction.grattendulf 10 octobre 2006 à 20:13 (CEST)

manudwarf J'ai montré cette page à mon prof de physique et il a relevé une erreur : première formule c petit i et non un grand I. Selon lui c'est un problème de convention de signe.

Le prof a raison: c'est une question de convention de notation (et non de signe), mais ce n'est pas une erreur. Les conventions de notation ne sont pas gravées dans la pierre ni fixées par une loi. N'importe qui peut les changer à une condition (qui est indispensable): il faut les spécifier. On ne doit pas, non plus supposer que tout le monde connaît, accepte ou est obligé de suivre les conventions adoptées par quelqu'un d'autre. Les significations de I et V sont données dans les lignes sous la formule. Ceci dit, si quelqu'un veut changer la notation, et remplacer I et V par des minuscules, cela ne me gêne pas. Je ne suis pas marié avec une notation en particulier. LP 24 octobre 2006 à 12:15 (CEST)