Les condensateurs.
Fonctionnement
Charge d’un condensateur :
Les deux plaques du condensateurs sont reliées à un générateur de courant continu. L’une est branchée au pôle positif du générateur, l’autre au pôle négatif. Au départ les plaques du condensateur sont neutres, elles n’ont aucune charge électrique.
Lorsqu’on met en marche le générateur (en appuyant sur le bouton démarrer), le pôle positif de celui-ci attire des électrons (points rouges) de la couche externe du métal de la plaque de droite . Ainsi le plaque de droite aura un déficit d’électrons et sera chargée positivement (charges bleues).
La plaque de gauche du condensateur recevra des électrons poussés par le pôle négatif du générateur. Elle sera donc chargée négativement.
Au bout d’un certain temps, le processus s’arrête, le condensateur est complètement chargé.
Décharge du condensateur.
La plaque de gauche est remplie d’électrons donc de charges négatives, alors que la plaque de droite a un déficit d’électrons, elle a donc des charges positives.
Lorsqu’on démarre le circuit est fermé et laisse circuler les électrons. Ils sont attirés par la plaque positive et repoussés par la plaque négative.
Le processus s’arrête lorsque les deux plaques ont une charge neutre. A ce moment la plaque de gauche ne possède plus d’électrons en exès et la plaque de droite a récupéré les électrons manquants.
Charge d'un condensateur
La charge Q d’un condensateur correspond au nombre d’électrons accumulés dans l’une de ses plaques (armatures), chaque électron ayant une charge q de -1,6 x 10-19 ,coulombs.
Sur l’armature A, un certains nombre d’électrons se sont accumulés. Ils sont en excès, d’où la charge négative. Cette charge correspond à un potentiel VA.
Sur l’armature B, des électrons ont été arrachés. Ce sont les électrons de la couche périphérique du métal composant l’armature. Ainsi cette armature B est-elle chargée positivement. Cette charge correspond à un potentiel VB.
La charge Q du condensateur est proportionnelle à la différence de potentiel entre les armatures A et B.
On peut donc écrire :
Cette constante que nous symboliserons par C ne dépend que de la configuration du condensateur : sa forme, ses dimensions la nature de l’isolant entre les plaques.
Cette constante est l’unité de capacité du condensateur dont on a choisi comme unité le farad (F), en hommage à Faraday, physicien et chimiste britannique (1791, 1867).
La capacité d’un condensateur de 1 farad correspond à une charge de 1 coulomb et une différence de potentiel ou tension de 1 volt.
On en déduit la formule ci contre.
Capacité d'un condensateur plan
La capacité d’un condensateur dépend de ses caractéristiques physiques et particulièrement de la surface des armatures, de l’épaisseur et de la nature du diélectrique.
La capacité C d’un condensateur est proportionnelle à la surface de ses armatures S.
Elle est inversement proportionnelle à l’épaisseur e de son diélectrique.
Ainsi, si le diélectrique est le vide et si l’écartement entre les armatures, autrement dit l’épaisseur du diélectrique, la capacité sera calculée avec la formule : 
Le coefficient ε0 est une valeur particulière au diélectrique si celui-ci est le vide. Cette valeur est égale à :
Si la surface S est exprimée en m² et l’épaisseur e en m On obtient une capacité en farad.
Mais si le diélectrique est autre que le vide, la capacité sera multipliée par un coefficient εr, appelé pouvoir inducteur spécifique ou permittivité relative du diélectrique. ces valeurs sont résumées dans le tableau ci-contre.
On obtient ainsi la formule générale donnant la capacité d’un condensateur plan.
Cette formule s’applique à tout condensateur de forme quelconque à condition que e soit très petit vis-à-vis de S.
Rigidité diélectrique
Pour augmenter la capacité d’un condensateur, il suffit :
– d’augmenter la surface de ses armatures, ce qui n’est pas évident pour des condensateurs qui doivent se loger dans de petits espaces.
– de diminuer l’épaisseur e du diélectrique.
Cependant, on ne peut pas diminuer cette épaisseur indéfiniment. Suivant le diélectrique utilisé et pour une épaisseur e fixée il existe une tension de charge au delà de laquelle, le condensateur est détruit. Il se produit une étincelle entre les deux armatures à travers le diélectrique.
Chaque diélectrique, isolant, est caractérisé par sa rigidité diélectrique : c’est la différence de potentielle, la tension, nécessaire, pour faire jaillir une étincelle entre les deux armatures à travers le diélectrique ou isolant. Lorsque cette étincelle se produit on parle de claquage. La tension correspondante est la tension de claquage.
Ci-contre les tensions de claquage de quelques isolants.
Un orage se comporte comme un condensateur. Les armatures sont constituées par le sol d’une part et le gros nuage d’autre part. Le diélectrique est l’air situé entre les deux armatures naturelles.
Compte-tenu de l’épaisseur du diélectrique correspondant à l’altitude du nuage, la tension accumulée est tellement importante qu’une étincelle se produit entre les deux armatures. Il y a donc eu claquage du condensateur naturel.
Energie d'un condensateur chargé
Ci-contre la représentation schématique d’un condensateur. Les électrons accumulée sur l’armature A donnent une charge Q au condensateur. Cela entraîne une différence de potentiel VA– VB aux bornes A et B de ses armatures, sachant qu’il a une capacité C.
L’énergie Ea accumulée dans un condensateur chargé est proportionnelles à sa capacité C et au carré de la différence de potentielle ou tension, VA-VB appliquée à ses bornes.
Or nous savons que la capacité d’un condensateur est égale à 
Nous en déduisons :
et 
Nous déduisons aussi :
et 
Association de condensateurs
Association en parallèle ou en surface 
Le courant de charge des condensateurs se répartit, à partir de A dans les trois branches conduisant aux trois condensateurs. Ainsi la charge Totale Q des trois condensateurs est-elle égale à la somme des charges q1,q2 et q3 de chacun d’eux.
Comme la charge d’un condensateur est proportionnelle à sa capacité et à la tension appliquée à ses bornes.
En reportant dans la première équation :
Lorsque des condensateurs sont branchés en parallèle, la capacité équivalente est égale à la somme des capacités de chacun des condensateurs.
Association en série ou en cascade.
Le même nombre d’électrons, donc la même quantité d’électricité q traverse les trois condensateurs.
Or nous savons :
La différence de potentiel ou tension VA-VB entre les bornes A et B est égale à la somme des différence de potentiel ou tension entre les armatures de chacun des condensateurs V1,V2,V3. 
Or :
Champ électrique entre les armatures d'un condensateur
Ne pas confondre E, expression de l’intensité du champ électrique avec E, énergie d’un condensateur chargé.
Soit un objet ayant une charge électrique positive q placé entre les armatures A et B d’un condensateur chargé.
On observe que cet objet est attiré par l’armature B qui est, elle, chargée négativement.
Il est évident que si notre objet était chargé négativement, il serait attiré par l’armature positive A.
On peut dire que entre les armatures du condensateur,, il existe un champ électrique représenté par les vecteurs rouges allant de l’armature positive A à l’armature négative B.
Ce champ électrique est la région de l’espace, entre les deux armatures, où s’exercent des forces électriques.
La force exercée sur notre objet bleu de charge q est proportionnelle à la charge q et à l’intensité du champ électrique E.( Le cxhamp électrique est représenté par un vecteur
Dont l’intensité est égale à la norme de ce vecteur 
Qu’on peut écrire E en physique. 
L’objet se déplaçant entre l’armature A et l’armature B sur une distance e. Le travail W de la force appliquée sur cet objet est :
Mais on sait aussi que ce travail (ou énergie) est proportionnel à la différence entre le potentiels en A et le potentiel en B :
Donc :
E s’exprime donc en volt par mètre.