Un condensateur de capacité F est chargé sous

Exercice supplémentaire · niveau 3 (difficile) · physique (première), chapitre 5 — Aspects énergétiques des phénomènes électriques · Le circuit de plus près

Énoncé

Un condensateur de capacité $C = 1000 μ$ F est chargé sous $U = 12 V$ . On admet $Q = C U$ et $E = \frac{1}{2} C U^{2}$ .

Calculer la charge et l'énergie stockées.
On le décharge dans $R = 10Ω$ . La durée caractéristique de la décharge vaut $τ = R C$ : la calculer.
Comparer l'énergie stockée à celle d'une pile de $1$ Wh. Quel est alors l'intérêt d'un condensateur ?

Corrigé

1. $Q = C U = 1, 0 \times 1 0^{- 3} \times 12 = 1, 2 \times 1 0^{- 2} C$ ; $E = \frac{1}{2} \times 1, 0 \times 1 0^{- 3} \times 144 = 7, 2 \times 1 0^{- 2} J$ . <br> 2. $τ = R C = 10 \times 1, 0 \times 1 0^{- 3} = 1, 0 \times 1 0^{- 2} s$ , soit $10$ ms. <br> 3. $1$ Wh $= 3600 J$ : la pile stocke $50000$ fois plus. Mais elle mettrait des heures à se vider, quand le condensateur restitue ses $0, 072 J$ en quelques millisecondes — une puissance de l'ordre de $\frac{0 , 072}{0 , 010} = 7 W$ , et bien davantage si $R$ est plus faible. Le condensateur ne stocke pas beaucoup : il restitue vite. C'est ce qui en fait l'organe du flash photographique et du démarrage des moteurs.

Contrôle : homogénéité de $τ$ , $Ω \times F = \frac{V}{A} \times \frac{C}{V} = \frac{C}{A} = s$ ✓.

Piège : confondre énergie et puissance. Un condensateur est pauvre en énergie et riche en puissance ; une pile, l'inverse.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.