Condensateur

Explication

Si on applique aux bornes d'un condensateur de capacité\(C\) une tension 

\(u(t) = U_m \cos(\omega t +\varphi)\) , la charge de ce condensateur variera dans le temps avec pour équation :

\(q(t) = C.U_m \cos ( \omega t + \varphi)\)

D'où l'intensité du courant dans le circuit :

\(i(t)=\frac{dq}{dt}=-\omega.C.U_m\sin(\omega t+\varphi)=I_m\cos\omega t\)

En identifiant, on obtient :

\(U_m=\frac{I_m}{C.\omega} ;\;\varphi=-\frac{\pi}{2}\)

Le vecteur représentant la tension a donc une longueur proportionnelle à \(I_m/C.\omega\) et fait un angle de \(-\frac{\pi}{2}\) avec le vecteur représentant l'intensité, pris comme origine des phases.

On dit aussi que la tension est en quadrature arrière par rapport au courant.

En notation complexe :

\(\underline u(t)=U_m\textrm{e}^{j(\omega t+\varphi)=U_m\textrm{e}^{j\omega t}\textrm{e}^{j\varphi}}\)

\(\underline q(t)=C.\underline u(t)=C.U_m\textrm{e}^{j\omega t}\textrm{e}^{j\varphi}\)

\(\begin{array}{lll}\underline i(t) & = & \frac{d\underline q}{dt}=C\frac{d\underline u}{dt}=j.\omega.CU_m\textrm{e}^{j\omega t}\textrm{e}^{j\varphi} \\ & = & \omega.CU_m\textrm{e}^{j\omega t}\textrm{e}^{j\frac{\pi}{2}}\end{array}\)

Comme : \(\underline i(t)=I_m\textrm{e}^{j\omega t}\)

nous avons les relations : \(U_m=\frac{I_m}{C.\omega} ;\;\varphi=-\frac{\pi}{2}\)

à \(t = 0\), le point complexe représentant la tension aux bornes d'un condensateur est un point de l'axe imaginaire.