Le farad et la capacité électrique
La capacité électrique C mesure l'aptitude d'un condensateur à stocker de l'énergie sous forme de charge électrique. L'unité SI est le farad (F) : un condensateur de 1 F chargé sous 1 V stocke une charge de 1 coulomb. L'énergie stockée est E = ½CV². Le farad est une très grande unité : les condensateurs courants vont du picofarad (10⁻¹² F) au microfarad (10⁻⁶ F). Seuls les supercondensateurs atteignent des valeurs de l'ordre du farad ou du kilofarad.
Types de condensateurs et leurs capacités typiques
Condensateurs céramiques CMS (haute fréquence, RF) : 1 pF à 100 nF. Condensateurs à film (audio, filtrage) : 1 nF à 10 µF. Condensateurs électrolytiques aluminium (alimentation, découplage) : 1 µF à 100 000 µF (100 mF). Supercondensateurs (stockage d'énergie, démarrage) : 1 F à 10 000 F. Condensateurs à double couche électrique : jusqu'à 50 000 F pour des modules. Les supercondensateurs combinent la haute densité de puissance des condensateurs et la haute densité d'énergie des batteries.
Condensateurs en série et en parallèle
En parallèle : C_total = C1 + C2 + C3 + ... La capacité totale est la somme. En série : 1/C_total = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... La capacité totale est inférieure à la plus petite valeur. La fréquence de résonance d'un circuit LC est f = 1/(2π√(LC)). Les condensateurs de découplage (bypass) placés près des circuits intégrés filtrent les perturbations haute fréquence sur l'alimentation. On associe souvent un 100 nF céramique et un 10 µF électrolytique pour couvrir une large gamme de fréquences.