Calculatrice de capacité
Combinez des condensateurs en série ou en parallèle, calculez la charge stockée Q = CV, l'énergie E = ½CV² et la constante de temps RC. Schéma SVG en direct avec formatage intelligent des unités.
- 1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn
Comment ça marche
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Choisir serie/parallele ou mode energie
Utilise l'onglet Serie/Parallele pour combiner jusqu'a 10 condensateurs. Utilise l'onglet Energie et Charge pour calculer Q = CV, E = 0,5 CV carre, et la constante de temps RC a partir de la capacite, la tension et une resistance optionnelle.
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Entrer les valeurs avec les unites
Choisis pF, nF, uF, mF ou F par ligne. En mode energie, entre la capacite, la tension et optionnellement une resistance pour la constante de temps. La calculatrice formate automatiquement les resultats dans l'unite la plus lisible.
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Lire le resultat et le schema
La capacite totale (mode reseau) ou la charge, l'energie et la constante de temps (mode energie) se mettent a jour en direct. Le schema SVG reflete la configuration actuelle avec des symboles de condensateur IEC.
Condensateurs, stockage de charge et heritage de la bouteille de Leyde
Le premier condensateur pratique fut la bouteille de Leyde, construite independamment par Ewald Georg von Kleist et Pieter van Musschenbroek en 1745. Elle stockait de la charge statique entre une paroi de verre et des feuilles metalliques, et donnait une decharge aux experimentateurs qui la touchaient. Pres d'un siecle plus tard, Michael Faraday quantifia la relation entre charge et tension sur un conducteur, et l'unite de capacite (le farad) porte son nom. Un farad stocke un coulomb par volt, une quantite enorme pour la plupart des circuits. Les valeurs typiques en electronique couvrent douze ordres de grandeur : les conceptions RF et micro-ondes utilisent 0,5 pF a 100 pF, le decouplage courant va de 100 nF a 10 uF, et le filtrage massif des alimentations atteint des centaines ou milliers de microfarads en electrolytique ou polymere aluminium. A l'extreme, les supercondensateurs (condensateurs a double couche, commercialises par NEC en 1978) atteignent 3000 F par cellule a 2,5 a 2,7 V. Les condensateurs en serie suivent la regle inverse des resistances : 1/C_total = 1/C1 + 1/C2 + ... + 1/Cn. En parallele ils s'additionnent simplement : C_total = C1 + C2 + ... + Cn. L'energie stockee E = 0,5 C V carre determine le travail qu'un condensateur charge peut fournir. Les condensateurs reels ont aussi une ESR qui limite le courant d'ondulation et provoque un echauffement dans les alimentations a decoupage.
Pièges courants
Ignorer le déclassement DC des céramiques Classe II. X7R, X5R et Y5V perdent de la capacité sous tension DC : un 10 µF 0805 X5R noté 10 V tombe typiquement à ~3 µF à 10 V DC, soit 70 % de perte. Toujours consulter la courbe DC-bias du constructeur. Utiliser C0G/NP0 (Classe I) quand la capacité doit tenir, au prix du volume.
Oublier l'ESR et le courant d'ondulation admissible. L'ESR d'un électrolytique dissipe I²_ripple × ESR en chaleur. Un 1000 µF avec 0,1 Ω d'ESR parcouru par 2 A_rms dissipe 400 mW, de quoi faire monter de 20-30 °C l'intérieur d'un petit boîtier. L'ESR grimpe en dessous de 0 °C ; un cap 'correct' à 25 °C peut sembler ouvert à -20 °C.
Inverser la polarité d'un électrolytique. Un électrolytique aluminium polarisé à l'envers au-delà de ~1,5 V décompose son électrolyte en hydrogène. La pression ouvre l'évent ou le boîtier. Le tantale est pire : la tension inverse provoque un court-circuit pouvant prendre feu.
Utiliser la tolérance ±20 % nominale pour du timing. Les électrolytiques généralistes sont +50/-10 % à 20 °C et dérivent encore 20 % sur la plage de température. Film ou C0G pour les constantes RC qui doivent tenir ; électrolytique pour le stockage d'énergie et le découplage.
Traiter les supercondensateurs comme des batteries. Ils stockent dans un champ électrique, pas électrochimique : la tension chute linéairement en décharge (V = V0 - I·t/C). Un supercap 2,7 V chargé déchargeant à courant constant atteint 1,35 V (demi-décharge) après avoir fourni 75 % de l'énergie stockée. Un buck-boost est nécessaire pour utiliser tout.
Questions fréquentes
Pourquoi les condensateurs en série suivent la règle inverse des résistances ?
Les condensateurs stockent de la charge, et la charge est conservée le long d'une chaîne série. La même charge Q se trouve sur chaque condensateur, mais la tension aux bornes de chacun vaut Q/C. Les tensions s'additionnent en série, donc 1/C_total = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn. Les résistances en série partagent le courant et leurs tensions s'ajoutent aussi, mais comme V = IR, la résistance elle-même s'additionne directement. La dualité vient du fait que la capacité est l'inverse de l'élastance (S = 1/C).
Quand met-on des condensateurs en série ?
La raison la plus courante est la tenue en tension. Deux condensateurs 25 V en série supportent jusqu'à 50 V (à condition qu'une résistance d'équilibrage ou un circuit actif répartisse la tension). Les amplis à tubes haute tension, les circuits CRT et les générateurs de Marx empilent des condensateurs en série pour cette raison. Le compromis est la réduction de la capacité totale.
Que signifie E = ½CV² concrètement ?
La formule donne l'énergie électrostatique totale stockée dans le champ électrique du condensateur. Elle détermine l'énergie qu'un banc de condensateurs peut décharger dans une charge (flash photo, impulsion de défibrillateur), l'énergie qu'un condensateur de découplage peut fournir pendant un transitoire, et les dégâts qu'un condensateur chargé peut causer en court-circuit.
Qu'est-ce que la constante de temps RC et pourquoi est-elle importante ?
τ = R × C donne le temps en secondes pour qu'un condensateur en charge ou décharge atteigne 63,2 % de sa valeur finale à travers une résistance R. Après 5τ le condensateur est chargé à 99,3 %. Les constantes RC fixent la vitesse des filtres analogiques, le temps de rebond des commutateurs, le temps de maintien des étages d'échantillonnage et le taux de chute de l'alimentation après un échelon de charge.
Quelles sont les valeurs typiques de capacité en électronique ?
Les circuits RF et micro-ondes utilisent des picofarads (pF), souvent 0,5 pF à 100 pF. Les condensateurs de découplage courants vont de 100 nF à 10 µF. Le filtrage en masse sur les rails d'alimentation utilise 100 µF à plusieurs milliers de µF en électrolytique ou polymère aluminium. Les supercondensateurs atteignent 1 F à 3000 F, mais leur tension nominale est basse (2,5 à 2,7 V par cellule).
Comment l'ESR affecte-t-il un condensateur réel ?
La Résistance Série Équivalente (ESR) est la résistance parasite des connexions, du feuillard et de l'électrolyte. Elle cause des pertes (P = I_eff² × ESR), limite le courant d'ondulation et augmente l'impédance effective au-dessus du 1/(2πfC) idéal en haute fréquence. Les condensateurs à faible ESR sont critiques dans les alimentations à découpage où les courants d'ondulation sont élevés.
Cette calculatrice gère-t-elle les bancs mixtes série-parallèle ?
Pas directement. Procède par étapes : calcule d'abord la combinaison série d'une branche, puis utilise le résultat comme élément d'un calcul parallèle (ou inversement). Pour des réseaux à connexions arbitraires, utilise l'analyse par mailles ou nœuds avec les impédances Z = 1/(jωC).
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