Condensateur bloqué ou passant ?
Pour mieux comprendre comment fonctionne un condensateur électrique dans les deux régimes d'un signal électrique; le courant continu et le courant alternatif, Electro-robot vous propose cette activité de travaux de simulation via la solution électronique LTspice, que nous allons réaliser à l'aide d'un condensateur et un générateur électrique, puis nous analysons les résultats obtenus et enfin nous trions les conclusions ensemble.
Pour cela, nous allons réaliser sous LTspice, les deux schémas ci-dessous :
électrique en courant continu |
électrique en courant alternatif |
Pour ces deux montages, nous allons définir les valeurs suivantes pour les différents composants :
- Le condensateur à 100µF
- Générateur en courant continu : VDC = 5V
- Générateur en courant alternatif : amplitude VAC = 5V, Fréquence (exprimée en Hertz) = 10Hz
- La lampe sera remplacé par une résistance céramique d'une valeur de 1kΩ
Simulation en régime courant continu
Pour simuler notre montage en courant continu, nous allons modéliser le schéma proposé sous LTspice. Pour cela, comme énoncé ci-dessous, nous allons placer un générateur sur notre draft, ensuite une résistance puis un condensateur et finalement une GND.
Vous pouvez utilser les raccourcis pour faire cela. Si vous les utilisez pas encore, nous vous les citons ci-dessous:
- Pour placer un condensateur, vous pouvez tapper directement sur votre clavier la touche C.
- Pour placer une résistance, vous pouvez tapper directement R sur le clavier.
- pour un générateur, vous pouvez utiliser la touche V
- et pour un mise à la terre, la GND, vous pouvez utiliser le raccouci G
Ainsi votre montage devra ressembler à l'image ci-dessous :
Paramétrez ensuite la source de tension en mode courant continu CC, appelé aussi en anglais DC (DC est l'abréviation de Direct Current) à 5V, la figure ci-dessous vous explique cela :
Et la résistance à une 1kΩ et le condensateur à 100 µF. Lancez ensuite la simulation à partir du menu Simulate, puis Run ou directement en utilisant le raccourci ALT+R. Une nouvelle fenêtre s'affiche ainsi pour nous fournir le résultat :
Comme vous le constatez, l'échelle verticale (soit l'axe des ordonnées) de notre résultat n'est pas correctement configurée. Pour cela, nous allons le reparamétrer en fonction de notre besoin souhaité. Pour cela, un clic droit sur l'axe des ordonnées de notre trace pour afficher la fenêtre de paramétrage sous LTspice appelée Vertical Axes. Une fois cette fenêtre s'affiche paramétrez-la comme ci-dessus:
Cliquez ensuite sur OK, notre résultat maintenant devient plus clair et nous pouvons l'exploiter. Vous pouvez également ajouter la valeur de l'intensité du courant qui circule aux bornes de notre générateur I(V1).
L'image ci-dessous nous le représente :
Nous remarquons que les deux valeurs de courants sélectionnées pour affichage sont égales à 0V pour les 100 secondes de notre simulation. Nous pouvons ainsi conclure que le courant ne peut pas circuler aux bornes de notre condensateur quand on l'excite par une source de tension continue.
Simulation en régime courant alternatif
Maintenant, pour simuler notre montage en courant alternatif, nous allons reprendre le même montage déjà modélisé dans l'étape présédente et modifier notre source de tension d'une source continue à une source de courant alternatif. La figure ci-dessous vous explique cela :
Notre montage devra ressembler à comme ci-dessous :
Etant donné que les différentes valeurs de nos composants ne changent pas; la résistance à une valeur de 1kΩ et le condensateur à une valeur de 100 µF, vous pouvez lancer maintenant la simulation à partir du menu Simulate, puis Run ou directement en utilisant le raccourci ALT+R.
Comme vous l'avez certainement remarqué, nous avons rajouté la directive .tran 1 pour indiquer au simulateur que nous allons simuler uniquement la première seconde (soit entre 0 seconde et 1.0 seconde). Une fois que Une nouvelle fenêtre s'affiche ainsi pour nous fournir le résultat :
Comme nous le constatons, nous remarquons que les deux valeurs de courants sélectionnées I aux bornes de notre source de courant et aux bornes de notre condensateur oscillent en opposition de phase à des valeurs qui se rapprochent de 6 mA pour la durée sélectionnée entre 0 et 1.0 seconde. Ce qui nous permet de conclure que le courant peut circuler aux bornes de notre condensateur quand on l'excite par une source de tension alternative.
Conclusion : condensateur en régime courant continu et alternatif
En se basant sur les deux simulations réalisées ci-dessous sous LTspice, nous pouvons ainsi conclure que le condensateur est un composant nous permettant de laisser passer uniquement les courant non continu. Les deux schémas ci-dessous nous résument ces conclusions :
est comme un interrupteur ouvert |
est comme un interrupteur fermé |
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