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Technique - Réactance capacitive


 

De quoi est-il bien question ?
Le titre barbare à souhait doit vous laisser perplexe, allons examiner la question.
Nous avons vu dans la section consacrée au courant continu ce qu'était un condensateur et quel était son comportement tant en continu qu'en alternatif. Pour mémoire rappelons qu'il laisse passer le courant alternatif et qu'il bloque le courant continu.
Pour vous en convaincre s'il en est besoin, réalisez le montage suivant et observez :

reacapa1.gif (1477 octets)


Vous constatez que la lampe n'éclaire pas, manifestement quelque chose empêche le courant de circuler.
Maintenant, faites une légère modification qui consiste à enlever la batterie et à la remplacer par une source de tension alternative et constatez par vous même :

reacapa2.gif (1395 octets)


La lampe s'éclaire ! Ceci confirme clairement (si j'ose dire) les propriétés du condensateur.

Mais l'histoire ne s'arrête pas là :

Notre condensateur en alternatif va présenter une autre caractéristique plutôt surprenante, il va être sensible à la fréquence de la source de tension et cette "sensibilité" va jouer sur sa réactance.
Encore un nouveau terme !
La réactance du condensateur sera sa propriété à s'opposer au passage du courant alternatif

 
             1
X =   ______
             C
w

La réactance sera notée X et s'exprimera en W (tout ce qui freine est en W !) Avec X en W
C en Farads
w = 2 P f
f en Hertz

Un exemple d'application :

Nous désirons connaître la réactance d'un condensateur de 100 pF à la fréquence de 50 MHz Sachant que X = 1/C w
il vient :
                                1
X =  __________________________
         100 10-12 x 2 x
P x 50 106

                      1
X =   ______________________  = 31,8
W
               100 x2 x
P x 50 10-6

Sans être un mathématicien de génie, on comprend vite que plus la fréquence f va croître, plus X diminuera. Dans le même ordre d'idée, on notera que la réactance est également fonction de la capacité, donc à une fréquence donnée f, deux condensateurs de valeurs différentes auront des réactances différentes.
On peut essayer de visualiser graphiquement comment évolue la réactance du condensateur en fonction de la fréquence. (faites le vous même   avec les valeurs du tableau, vous reconnaîtrez facilement les courbes en 1/x).

Dans cet exemple le condensateur à une capacité de 10 pF ( 10.10-12 F).
Fréquence en MHz Réactance en W
1 15924
5 3185
10 1592
15 1062
20 796
25 637

 

En image, voici l'allure de la courbe représentant l'impédance d'un condensateur de 10 pF pour une fréquence évoluant de 1 MHz à 29 MHz. En abscisse la fréquence en MHz et en ordonnées la réactance en ohm.
On retiendra que pour une valeur de C donnée, aux basses fréquences, la réactance est élevée et qu'au fur et à mesure que la fréquence croît, lla réactance diminue.



La réactance, c'est une chose mais ce condensateur, nous réserve t-il autre chose ?

Ben oui ! (c'est la dernière).
Non content d'avoir un comportement fonction de la fréquence et de la capacité, il offre (sic) une autre caractéristique intéressante: il déphase
Vous devez vous souvenir qu'en continu, quand on applique une tension (continue) sur le condensateur, un courant circule pendant l'accumulation de charge. Une fois le condensateur chargé, le courant cesse et on peut mesurer une tension aux bornes de notre condensateur.
Intuitivement on comprend qu'il y a d'abord établissement du courant dans le condensateur puis établissement de la tension (je schématise) On retiendra qu'un condensateur soumis à une tension alternative avance le courant sur la tension. Cette avance vaut 90°


Si nous observons la tension et le courant aux bornes d'un condensateur dans un circuit alternatif, voici ce que nous voyons.
En vert, le courant
En rouge, la tension
oscillo1.gif (1343 octets)

reacapa3.gif (2406 octets)


La représentation vectorielle :

Afin de pouvoir faire des calculs simplement en s'appuyant sur la méthode graphique, on dessine ceci

reacapa4.gif (1364 octets)


 

Les abus de langage :

Il vous arrivera d'entendre parler de l'impédance d'un condensateur. Cette expression n'est pas correcte mais comme elle est passée dans le vocabulaire courant, il est maintenant difficile de s'en débarasser. 
 
Et pour finir :

Un condensateur (supputé sans perte) ne consomme pas de puissance.
C'est une propriété très importante car si le condensateur présente bien une réactance (il s'oppose au passage du courant alternatif), il ne consomme pas de puissance
Ce qu'il faut en retenir :

- la formule de la réactance
- Le déphasage de
P/2 (90°) de la tension sur le courant (courant en avance sur tension)

 


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