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Condensateurs en série et en parallèle : capacité, charge et énergie

Calculez la capacité équivalente de quatre condensateurs au plus, en série ou en parallèle, avec la charge et l'énergie stockées sous une tension donnée.

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µF

Valeur hors limites

µF

Valeur hors limites

µF

Valeur hors limites

µF

Valeur hors limites

V

Valeur hors limites

Résultats

Capacité équivalente en parallèle

79,000 µF

Capacité équivalente en série

5,998 µF

Charge stockée en parallèle
948,00 µC
Charge stockée en série
71,97 µC
Énergie stockée en parallèle
5,6880 mJ
Énergie stockée en série
0,4318 mJ

Associer des condensateurs

Quand on ne dispose pas d’un condensateur de la bonne valeur, ou qu’il faut une tension de service plus élevée, on en associe plusieurs. Les règles sont l’inverse de celles des résistances.

En parallèle, les capacités s’additionnent :

C = C₁ + C₂ + C₃ + …

En série, ce sont les inverses qui s’additionnent :

1 ÷ C = 1 ÷ C₁ + 1 ÷ C₂ + 1 ÷ C₃ + …

Une association en série est toujours inférieure au plus petit condensateur. Saisissez 0 pour une position non utilisée : le calculateur l’ignore.

Charge et énergie

À partir de la tension appliquée à l’ensemble, le calculateur donne aussi :

  • la charge stockée, Q = C × U
  • l’énergie stockée, E = ½ × C × U²

Avec des capacités en microfarads, la charge est en microcoulombs et l’énergie est affichée en millijoules.

Exemple

Trois condensateurs de 10 µF, 22 µF et 47 µF sous 12 V :

Parallèle Série
Capacité totale 79 µF 5,998 µF
Charge 948 µC 71,97 µC
Énergie 5,688 mJ 0,4318 mJ

À tension égale, l’association en parallèle stocke plus de 13 fois l’énergie de la série.

Pourquoi mettre en série ?

Surtout pour la tension. En série, chaque condensateur porte la même charge, si bien que la tension totale se répartit en raison inverse des capacités : U₁ = Q ÷ C₁. Dans l’exemple, le 10 µF reçoit 7,2 V, le 22 µF 3,3 V et le 47 µF 1,5 V. Deux condensateurs identiques en série se partagent la tension à parts égales, ce qui permet d’obtenir 50 V de tenue avec deux composants de 25 V. En pratique, on place une résistance d’équilibrage aux bornes de chacun, car les courants de fuite ne sont jamais identiques.

Pourquoi les règles sont inversées

La capacité d’un condensateur plan vaut C = ε × S ÷ d. Mettre des condensateurs en parallèle revient à ajouter de la surface d’armature S : les capacités s’additionnent. Les mettre en série revient à ajouter de l’écartement d : ce sont les inverses qui s’additionnent. Les résistances font l’inverse, car la résistance augmente avec la longueur et diminue avec la section.

Conseils pratiques

Les condensateurs électrolytiques ont une tolérance large, souvent ±20 %, et la valeur réelle peut s’écarter sensiblement de la valeur nominale. Les condensateurs polarisés doivent être branchés dans le bon sens dans les deux montages, et la tension de service d’une batterie en parallèle est celle du composant le plus faible.

Questions fréquentes

Comment s'additionnent des condensateurs en parallèle ?

En parallèle, les capacités s'additionnent : 10 µF + 22 µF + 47 µF = 79 µF. Chaque condensateur est soumis à la même tension et l'ensemble stocke davantage de charge.

Et en série ?

En série, on additionne les inverses : 1 ÷ C = 1 ÷ C₁ + 1 ÷ C₂ + … La capacité totale est toujours inférieure à la plus petite. 10, 22 et 47 µF en série donnent environ 6,0 µF.

Pourquoi est-ce l'inverse des résistances ?

Les résistances s'additionnent en série et se combinent par les inverses en parallèle. Pour les condensateurs, c'est le contraire : la capacité augmente avec la surface des armatures (le parallèle ajoute de la surface) et diminue avec leur écartement (la série ajoute de l'écartement).

Quelle tension supporte chaque condensateur en série ?

En série, chaque condensateur porte la même charge : la tension se répartit en raison inverse des capacités, et c'est le plus petit qui en reçoit la plus grande part. Vérifiez-la par rapport à la tension de service de chaque composant.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.