5 Mesures électriques
6.5.2 En courant alternatif
Lorsqu’on raccorde un condensateur à une source de tension alternative, il se charge dans un sens puis se décharge et se recharge dans l’autre sens et cela à chaque alternance de la tension. Le condensateur laisse donc passer le mouvement de va et vient des électrons.
Le condensateur laisse passer le courant alternatif
6.6
Impédance
Le courant alternatif dans un condensateur est limité par sa capacité. Un gros condensateur laisse passer plus de courant qu’un condensateur de capacité moindre, puisqu’il peut charger et décharger instantanément des quantités d’électricité plus importantes.
D’autre part, le passage du courant alternatif est plus facile si le va-et-vient des alternances est plus rapide. C’est-à-dire si la fréquence est plus élevée.
L’obstacle qu’un condensateur oppose au passage du courant est l’impédance « Z »
L’impédance d’un condensateur s’exprime en Ohm « Ω » Elle est inversement proportionnelle à la fréquence du courant alternatif et à la capacité du composant.
6.7
Usages des condensateurs
o Dans les régulateurs (grosses capacités)
Le condensateur y sert d’accumulateur qui emmagasine les charges électriques quand la tension est haute et restitue ces charges quand la tension diminue. Le condensateur joue dans ce cas le rôle de réservoir tampon qui limite les variations de tension.
L’énergie électrostatique accumulée par le condensateur W = ½ C.U² o Pour le déparasitage (« Capa de découplage »)
De petites capacités sont placées à proximité de chaque circuit intégré. Elles absorbent les brusques mais courtes fluctuations de tension que sont les parasites.
Condensateur 6-4
Dernière révision : 1-6-2014 C’est le principe du sablier : on combine un réservoir (un condensateur) avec un conduit étroit par lequel doit s’écouler le courant (une résistance) Le temps pour vider ce sablier est proportionnel à la capacité du réservoir et à l’importance de la résistance.
On parlera d’un temps égal au produit RC
t = R.C
Le système des unités est tellement bien fait que quand on multiplie des Farads par des Ohms on obtient … des secondes.
Le courant absorbé par le condensateur durant sa charge n’est pas constant. Il est fort au début et devient de plus en plus faible pendant que le condensateur se charge. Le temps R.C correspond à environ 2/3 de la charge.
6.8
Effet non désiré
L’effet capacitif est parfois indésirable. Ainsi dans un câble qui transporte des signaux à haute fréquence, la capacité même faible qui se forme entre conducteurs voisins, va y provoquer des accumulations de charges qui vont s’opposer aux fluctuations des signaux et empêcher d’aller au-delà de certaines fréquences. Ceci explique l’épaisseur relativement importante des isolants dans les câbles coaxiaux.
7 Self
7.1
Champ magnétique d’un courant
Tout conducteur parcouru par un courant électrique est entouré d’un champ magnétique. Ce phénomène est mis en évidence en plaçant une boussole au voisinage d’un fil électrique dans lequel circule un courant continu. L’aiguille de la boussole tend à se placer perpendiculairement au conducteur.
Figure 36
L’importance du champ magnétique ainsi que son sens dépend de l’intensité et du sens du courant électrique.
Ce sens pourrait être déterminé avec le tire-bouchon de Maxwell qui tourne dans le sens de l’induction magnétique tout en avançant dans le sens du courant électrique.
7.2
Champ magnétique d’une bobine
L’effet du champ magnétique est amplifié si tout en gardant le même courant on donne au fil la forme d’une spire ou mieux d’une bobine composée de plusieurs spires jointives.
Le courant qui parcourt la bobine crée un champ magnétique que l’on se représente comme un certain nombre de « lignes de forces ». L’intensité du champ magnétique est proportionnelle à l’intensité du courant et au nombre de spires de la bobine.
Figure 38
Le flux magnétique est encore intensifié si on place dans la bobine un noyau ferromagnétique. Applications :
• Les électro-aimants, relais, contacteurs, sonnettes, haut-parleurs, …
• Moteurs électriques
• Têtes de lecture/écriture pour enregistrements magnétiques: bandes magnétiques, disquettes, disques durs etc…
• Déviation du faisceau d’électrons dans le tube d’un moniteur
SelfSelf 7-2
Dernière révision : 1-6-2014
7.3
L’inductance
L’efficacité d’une bobine est une grandeur que l’on appelle inductance. Le symbole de cette grandeur est la lettre L. L’unité d’inductance est le henry (H). Les électroniciens utilisent le milli henry (mH), le micro henry (µH) ou le nano henry (nH).
Une bobine aura une inductance d’autant plus grande que le nombre de spires est important. L’inductance dépend bien entendu aussi de la qualité du circuit magnétique que constitue le noyau.
7.4
L’induction électromagnétique
Un courant électrique génère toujours un champ magnétique.
Inversement, les variations de champ magnétique induisent des courants électriques dans les conducteurs avoisinants. Le sens du courant induit est tel qu’il s’oppose à la variation de flux. (Loi de Lenz)
L’alternateur est une application pratique de ce principe. Le rotor de l’alternateur est un aimant qui tourne en présence de bobines fixes. Celles-ci deviennent le siège de courants induits tantôt dans un sens tantôt dans l’autre suivant que c’est le pôle nord ou le pôle sud de l’aimant qui passe devant elles.
Figure 39
7.5
La self-induction
Toute variation de flux magnétique engendre dans un circuit un courant, c’est l’induction. Si nous faisons varier le courant dans un conducteur, cela génère une variation de flux qui à son tour va induire un courant électrique. Le sens du courant induit s’oppose à la variation de flux. Le courant induit s’oppose donc à la variation du courant initial.
Pratiquement, cela signifie qu’au moment où l’on veut faire passer du courant dans une bobine, un phénomène de self-induction (ou auto-induction) va momentanément empêcher l’établissement du courant. Le courant initial finira bien par circuler mais il mettra plus de temps à s’établir à cause de cette réaction de la bobine.
Inversement, une fois que le courant dans la bobine est établi, celle-ci aura emmagasiné une énergie (w = ½ L.I²). On observe des étincelles quand on coupe le courant dans un circuit qui contient une bobine car le courant tente cette fois de se prolonger pour s’opposer aux variations du champ magnétique dans la bobine
Les selfs de choc sont utilisées pour bloquer les brusques variations d’intensité là où le courant doit être parfaitement continu ou pour empêcher que des pointes de courants parasites induits dans les conducteurs ne perturbent les signaux qu’ils transportent.
Les anneaux de ferrite que l’on place autour de certains câbles renforcent l’effet d’auto- induction pour limiter ce type de perturbation.