Calculateur de Capacité

Catégorie : Physique
- 07 avril 2025
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Calculez la capacitance de divers types et configurations de condensateurs. Ce calculateur prend en charge les condensateurs à plaques parallèles, cylindriques, sphériques et les condensateurs en série ou en parallèle.

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Options avancées

À propos de la capacitance

La capacitance est une mesure de la capacité d'un condensateur à stocker une charge électrique pour une différence de potentiel donnée (tension). L'unité SI de capacitance est le farad (F), qui est égal à un coulomb par volt (C/V).

Condensateur à plaques parallèles

Un condensateur à plaques parallèles se compose de deux plaques conductrices parallèles séparées par un matériau diélectrique.

  • Formule : C = ε₀εᵣA/d
  • ε₀ : Permittivité du vide (8.85 × 10⁻¹² F/m)
  • εᵣ : Permittivité relative (constante diélectrique) du matériau entre les plaques
  • A : Surface de chevauchement des plaques
  • d : Distance entre les plaques
Condensateur cylindrique

Un condensateur cylindrique se compose de deux conducteurs cylindriques coaxiaux séparés par un matériau diélectrique.

  • Formule : C = 2πε₀εᵣL/ln(b/a)
  • L : Longueur des cylindres
  • a : Rayon du cylindre intérieur
  • b : Rayon du cylindre extérieur
  • ln(b/a) : Logarithme naturel du rapport du rayon extérieur au rayon intérieur
Condensateur sphérique

Un condensateur sphérique se compose de deux coques conductrices sphériques concentriques séparées par un matériau diélectrique.

  • Formule : C = 4πε₀εᵣab/(b-a)
  • a : Rayon de la sphère intérieure
  • b : Rayon de la sphère extérieure
Condensateurs en série

Lorsque des condensateurs sont connectés en série, l'inverse de la capacitance équivalente est égal à la somme des inverses des capacitances individuelles.

  • Formule : 1/C_eq = 1/C₁ + 1/C₂ + ... + 1/Cₙ
  • La capacitance équivalente est toujours inférieure à la plus petite capacitance individuelle
Condensateurs en parallèle

Lorsque des condensateurs sont connectés en parallèle, la capacitance équivalente est la somme des capacitances individuelles.

  • Formule : C_eq = C₁ + C₂ + ... + Cₙ
Énergie stockée dans un condensateur

L'énergie stockée dans un condensateur chargé est :

  • Formule : E = ½CV²
  • C : Capacitance
  • V : Tension à travers le condensateur
Matériaux diélectriques courants
Matériau Constante diélectrique (εᵣ) Tension de claquage (MV/m)
Vide 1.0 -
Air 1.0006 3
Papier 2.0-4.0 16
Polyéthylène 2.1 50
Polypropylène 2.2 40
PVC 3.4 14
Mica 5.0 100
Verre 5.0-10.0 14
Céramique 20-12000 8
Eau 80.0 -
Applications des condensateurs
  • Stockage d'énergie : Stocker et libérer rapidement de l'énergie électrique, comme dans les flashes d'appareil photo
  • Conditionnement de puissance : Lisser les fluctuations de tension dans les alimentations
  • Couplage/Découplage de signal : Bloquer le courant continu tout en permettant au courant alternatif de passer
  • Filtres : Créer des circuits sélectifs en fréquence
  • Accordage : Sélectionner des fréquences spécifiques dans les circuits radio
  • Temporisation : Créer des délais dans les circuits
  • Capteurs : Détecter des changements de position, de pression ou d'humidité

Qu'est-ce qu'un calculateur de capacité ?

Le Calculateur de Capacité est un outil en ligne facile à utiliser qui vous aide à déterminer la capacité de différents types de condensateurs. Que vous travailliez avec un condensateur à plaques parallèles basique ou une configuration cylindrique ou sphérique plus complexe, cet outil fournit des résultats rapides et clairs.

Il calcule également la capacité totale pour des combinaisons de condensateurs connectés en série ou en parallèle, et estime même l'énergie stockée lorsqu'une tension est appliquée.

Formules de capacité utilisées

Condensateur à plaques parallèles :
\( C = \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{A}{d} \)
Condensateur cylindrique :
\( C = 2\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{L}{\ln(b/a)} \)
Condensateur sphérique :
\( C = 4\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{ab}{b - a} \)
Condensateurs en série :
\( \frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \dots + \frac{1}{C_n} \)
Condensateurs en parallèle :
\( C_{eq} = C_1 + C_2 + \dots + C_n \)
Énergie stockée :
\( E = \frac{1}{2} C V^2 \)

Caractéristiques principales

  • Prend en charge plusieurs types de condensateurs : plaques parallèles, cylindriques, sphériques
  • Gère les combinaisons en série et en parallèle
  • Permet de sélectionner ou d'entrer les valeurs des matériaux diélectriques
  • Sortie personnalisable avec des options d'unités et de décimales
  • Affiche les étapes détaillées des calculs
  • Estime l'énergie stockée en fonction de la tension entrée

Comment utiliser le calculateur

  1. Sélectionnez le type de condensateur ou de connexion que vous souhaitez calculer.
  2. Entrez les dimensions et valeurs requises :
    • Pour les condensateurs géométriques : entrez la surface, la distance, le rayon ou la longueur
    • Pour les condensateurs combinés : entrez les valeurs de capacité individuelles
  3. Choisissez le matériau diélectrique ou entrez une constante diélectrique personnalisée.
  4. Ajustez les paramètres avancés comme les unités de sortie, le nombre de décimales et les options d'affichage.
  5. Cliquez sur Calculer pour afficher les résultats.
  6. Utilisez l'entrée de tension pour voir combien d'énergie le condensateur peut stocker.

À qui cela est-il utile ?

Ce calculateur est utile pour les étudiants, les enseignants, les amateurs d'électronique et les professionnels travaillant sur la conception de circuits ou la sélection de composants. Que vous appreniez comment fonctionnent les condensateurs ou que vous ayez besoin de résultats précis pour votre projet, il offre une solution rapide et fiable.

Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Qu'est-ce que la capacité ?

R : La capacité est la capacité d'un composant à stocker de l'énergie électrique dans un champ électrique. Elle est mesurée en farads (F).

Q : Que représente la constante diélectrique (εᵣ) ?

R : Elle représente dans quelle mesure un matériau augmente la capacité d'un condensateur à stocker une charge par rapport au vide. Des valeurs plus élevées conduisent généralement à une capacité plus élevée.

Q : Que se passe-t-il lorsque je connecte des condensateurs en série ou en parallèle ?

R : En série, la capacité totale est inférieure à celle du plus petit condensateur individuel. En parallèle, la capacité totale est la somme des condensateurs individuels.

Q : Puis-je utiliser cet outil pour estimer le stockage d'énergie ?

R : Oui, entrez une valeur de tension pour voir l'énergie stockée en utilisant la formule \( E = \frac{1}{2}CV^2 \).

Q : Quelles unités ce calculateur prend-il en charge ?

R : Vous pouvez choisir parmi une large gamme d'unités, y compris les farads (F), millifarads (mF), microfarads (μF), nanofarads (nF) et picofarads (pF), ainsi que les unités de longueur et de surface.

Pourquoi utiliser ce calculateur ?

Il fournit des résultats rapides et fiables sans avoir besoin de formules ou de conversions manuelles. Que vous vérifiiez vos devoirs, construisiez un circuit ou soyez simplement curieux, cet outil vous aide à comprendre et à travailler avec les condensateurs plus facilement.