Charge d'un condensateur sous une tension constante

C'est la charge q portée par l'armature positive du condensateur (ou la tension à ses bornes : uc) qui dépend exponentiellement du temps.

Le circuit série comprend :
  • Un générateur de tension constante U = 6V
  • Un condensateur de capacité C
  • Un conducteur ohmique de résistance R
  • Un ampèremètre

Un voltmètre mesure la tension uc aux bornes du condensateur

(Faire l'expérience)


Simulation Crocodile

OBSERVATIONS :
Un courant i circule de façon éphémère dans le sens indiqué sur le schéma (i>0).
La tension uc passe de 0 à 6V

au début de la charge du condensateur
i > 0
à la fin

i=0

i ì puis î
i=0
A chaque instant la variation de charge de l'armature positive dq est égale à la charge qui traverse une section de conducteur pendant la durée dt donc (avec ces conventions) dq = i.dt
et d'après les propriétés des condensateurs, à chaque instant uc = q/C

La loi des tensions dans la boucle fermée permet d'écrire à chaque instant que :
U - uc - uR = 0 (avec les conventions du schéma)
soit U - q/C - Ri = 0
soit encore U - q/C - R(dq/dt)= 0
L'équation différentielle vérifiée par q est donc : dq/dt + q/(RC) = U/R = cte

q(t) = Qmax[1-e-t/(RC)]
avec Qmax = C.U
on a aussi uc(t) = q(t)/C donc
uc(t) = U[1-e-t/(RC)]

Simulation Excel
 
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