Condensateurs en série et en parallèle
Calculez la capacité équivalente de condensateurs montés en série ou en parallèle. Saisissez vos valeurs de condensateurs et, si vous le souhaitez, la tension appliquée pour connaître la charge et la tension de chaque condensateur.
Calculez la capacité totale de votre réseau de condensateurs
Formule du réseau de condensateurs
Avec :
- \(C_{eq}\) — capacité équivalente (totale) du réseau (F)
- \(C_1, C_2, \text{...} , C_n\) — capacité de chaque condensateur (F)
- \(n\) — nombre de condensateurs du réseau
La formule du haut s'applique aux condensateurs en série, celle du bas aux condensateurs en parallèle. Notez que ces règles sont inversées par rapport à celles des résistances : des condensateurs en série se combinent comme des résistances en parallèle, et des condensateurs en parallèle s'additionnent directement.
La tension et la charge de chaque condensateur se déduisent de :
\[ Q = C_{eq} \, V \,, \quad V_i = \frac{Q}{C_i} \text{ (série)} \,, \quad Q_i = C_i \, V \text{ (parallèle)} \]
Réseau de condensateurs – exemple de calcul
Exemple : trois condensateurs de 10 µF, 22 µF et 47 µF sont montés en série aux bornes d'une alimentation de 12 V.
\[ \frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{10} + \frac{1}{22} + \frac{1}{47} = 0.16673 \; \text{µF}^{-1} \\ C_{eq} = \frac{1}{0.16673} \approx 5.998 \; \text{µF} \]
\[ Q = C_{eq} \, V = 5.998 \times 10^{-6} \times 12 \approx 71.97 \; \text{µC} \\ V_1 = \frac{Q}{C_1} = 7.20 \; \text{V}, \quad V_2 = 3.27 \; \text{V}, \quad V_3 = 1.53 \; \text{V} \]
Résultat : la capacité équivalente est d'environ 6 µF (5,998 µF), la charge de chaque condensateur vaut 71,97 µC, et les tensions 7,20 V + 3,27 V + 1,53 V s'additionnent pour retrouver les 12 V de l'alimentation.
Si les mêmes trois condensateurs avaient été montés en parallèle, le total serait tout simplement 10 + 22 + 47 = 79 µF.
Comment utiliser le calculateur
- Sélectionnez le Type de connexion : Série ou Parallèle.
- Saisissez vos condensateurs dans le champ Valeurs des condensateurs, séparés par des espaces, des points-virgules ou des retours à la ligne (par ex.
10; 22; 47). Les virgules décimales comme4,7sont acceptées. - Choisissez l'Unité de capacité correspondant à vos valeurs : µF, nF, pF, mF ou F.
- Saisissez, si vous le souhaitez, la Tension appliquée en volts. Dans ce cas, le calculateur affiche également la charge et la tension de chaque condensateur ; laissez le champ vide pour passer cette étape.
- Lisez la Capacité équivalente dans l'unité choisie, accompagnée de la même valeur convertie en F, mF, µF, nF et pF.
Condensateurs en série ou en parallèle : ce que cela signifie
Lorsque des condensateurs sont montés en parallèle, toutes leurs armatures sont en pratique réunies côte à côte. La surface totale des armatures augmente, donc les capacités s'additionnent simplement : deux condensateurs de 10 µF en parallèle se comportent comme un seul condensateur de 20 µF. Le montage en parallèle est la méthode classique pour obtenir plus de capacité ou une plus grande capacité de stockage de charge, et chaque condensateur est soumis à la pleine tension appliquée.
Lorsque des condensateurs sont montés en série, ils se succèdent le long d'un seul chemin et chacun emmagasine la même charge. La capacité totale s'en trouve réduite : la valeur équivalente est toujours inférieure à celle du plus petit condensateur de la chaîne. En contrepartie, la tension appliquée se répartit entre les condensateurs : on utilise donc les montages en série lorsque chaque condensateur ne peut supporter à lui seul la tension totale.
La répartition de la tension dans une chaîne série n'est pas uniforme : le plus petit condensateur encaisse la part de tension la plus grande, car \(V_i = Q/C_i\) et la charge \(Q\) est la même partout. Avec l'exemple par défaut de 10, 22 et 47 µF, le condensateur de 10 µF supporte 7,20 V alors que celui de 47 µF n'encaisse que 1,53 V. Vérifiez toujours qu'aucun condensateur ne dépasse sa tension nominale : c'est la cause de défaillance la plus fréquente dans les chaînes série.
Notez le contraste avec les résistances : des résistances en série s'additionnent directement tandis que des résistances en parallèle se combinent par leurs inverses, et les condensateurs se comportent exactement à l'inverse. Si vous travaillez aussi avec des réseaux de résistances, consultez les calculateurs Résistance en série et Résistance en parallèle.
Hypothèses, limites et conseils pratiques
- Le calculateur suppose des condensateurs idéaux : aucun courant de fuite, aucune résistance série équivalente (ESR) et aucune perte diélectrique. Les composants réels, en particulier les électrolytiques, peuvent s'écarter sensiblement de ce modèle à haute fréquence ou en fonction de la température.
- Seuls les réseaux purement série ou purement parallèle sont pris en charge. Pour un réseau mixte, simplifiez-le étape par étape : remplacez chaque bloc parallèle par une capacité unique, chaque chaîne série par une capacité unique, puis répétez l'opération jusqu'à obtenir une seule valeur.
- Les tolérances des condensateurs sont généralement de ±10 % ou ±20 % : un résultat calculé de 5,998 µF correspond en pratique à « environ 6 µF ». Les condensateurs céramiques de classe 2 peuvent perdre la moitié de leur capacité marquée sous polarisation continue.
- Dans une chaîne série réelle, les courants de fuite diffèrent d'un condensateur à l'autre, ce qui fait dériver la tension continue de façon inégale. Les conceptions haute tension ajoutent des résistances d'équilibrage aux bornes de chaque condensateur pour maîtriser cette répartition.
- Des condensateurs identiques en série simplifient les calculs : \(n\) condensateurs de même valeur \(C\) donnent \(C/n\), et chacun ne subit que \(V/n\) de la tension d'alimentation.
Calculateurs associés
La capacité équivalente n'est souvent qu'une étape dans la conception d'un circuit. Pour savoir à quelle vitesse un réseau de condensateurs se charge ou se décharge à travers une résistance, utilisez le calculateur de constante de temps RC. Pour déterminer la fréquence de résonance d'un condensateur associé à une bobine, consultez le calculateur de résonance LC.
Questions fréquentes
Comment traiter un circuit mixte comportant à la fois des condensateurs en série et en parallèle ?
Simplifiez le réseau étape par étape. Repérez les groupes purement série ou purement parallèle, remplacez chaque groupe par sa capacité équivalente unique, puis répétez l'opération jusqu'à ce qu'il ne reste qu'une seule valeur. Par exemple, si C2 et C3 sont en parallèle et que cette paire est en série avec C1, calculez d'abord \( C_2 + C_3 \), puis combinez ce résultat avec C1 à l'aide de la formule série. Le calculateur ne traite que les réseaux purement série ou purement parallèle.