Formation à l’examen : R et C, un peu de technologie
par F5FOD, Jean-Pierre Waymel
Technologie des composants « résistances » et « condensateurs » : vaste sujet, ici juste effleuré, toujours dans le cadre du programme de l'examen. 1. Résistances (fixes)Une résistance « fixe » est une résistance dont la valeur n'est pas réglable. Si l'on veut changer cette valeur, il faut changer le composant. 1.1 Dans le passé…
- Marquage de la valeur en clair :
- Composants avec deux « pattes » (deux fils de connexion) et des anneaux de couleur ; à couche carbone ou à couche métallique :
- Format ancien :
Les anneaux de couleur des résistances (fixes) permettent d'en indiquer la valeur en ohms.
La phrase suivante permet de retenir le codage : Ne MAngez Rien Ou Je Vous Battrai VIOLEmment GRand B O A.
| Mot | Couleur | 1er anneau | 2e anneau | 3eanneau | 4e anneau |
| Ne | Noir | 0 | × 100 = × 1 | ||
| MAngez | MArron | 1 | 1 | × 101 = × 10 | |
| Rien | Rouge | 2 | 2 | × 102 = × 100 | |
| Ou | Orange | 3 | 3 | × 103 = × 1 000 | |
| Je | Jaune | 4 | 4 | × 104 = × 10 000 | |
| Vous | Vert | 5 | 5 | × 105 = × 100 000 | |
| Battrai | Bleu | 6 | 6 | × 106 = × 1 000 000 | |
| VIOLEmment | VIOLEt | 7 | 7 | × 107 = × 10 000 000 | |
| GRand | GRis | 8 | 8 | × 108 = × 100 000 000 | |
| B(OA) | Blanc | 9 | 9 | × 109 = × 1 000 000 000 | |
| (B)O(A) | Or | × 10−1 = × 0,1 | ±5 % | ||
| (BO)A | Argent | (× 10−2 = × 0,01) | ±10 % |
À titre d'information
Il s'agit de la série E12, avec les 12 valeurs normalisées suivantes :
10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82 Ω
et leurs multiples et sous-multiples de 10. Précision 5 %
À titre d'information
Il s'agit de la série E24, avec les 24 valeurs normalisées suivantes :
10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91 Ω
et leurs multiples et sous-multiples de 10.
Les valeurs de la série E12 se retrouvent dans la série E24. Ainsi cette résistance :
- premier anneau : vert = 5,
- deuxième anneau : bleu = 6,
- troisième anneau : orange = 3 = × 1 000,
- quatrième anneau : or = ±5 %,
soit 5 6 000 = 56 000 Ω ±5 %. Dans le cas des anciennes résistances telles que celle-ci :
Ici :
- corps : jaune = 4,
- bout : noir = 0,
- point : rouge = 2 = × 100,
soit 4 0 00 = 4 000 Ω.
La précision est au mieux égale à 20 %. 3. Potentiomètres
3.1 Symbole du potentiomètre
C'est un composant à trois « pattes » : A et B pour les extrémités de la résistance totale et C pour le curseur.
Ce curseur peut être mécaniquement déplacé en tout point compris entre a et b.
Son déplacement peut être linéaire ou circulaire. Appelons :
RAC la résistance entre les « pattes » A et C,
RCB la résistance entre les « pattes » C et B,
RAB la résistance entre les « pattes » A et B, c'est-à-dire la résistance totale du potentiomètre.
Quelle que soit la position du curseur, la relation suivante est toujours vérifiée :
![\[ \boldsymbol{{{R}_{{AC}}}+{{R}_{{CB}}}={{R}_{{AB}}}} \]](http://www.f5kee.fr/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e98aca865962d94170f5207202190973_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
- Potentiomètres « A », à variation linéaire de résistance :
La position du curseur d'un potentiomètre « ajustable » est déterminée lors de la mise au point d'un montage. Une fois cette mise au point effectuée avec succès, en général plus personne ne touche à ce potentiomètre qui est d'ailleurs situé à l'intérieur de l'équipement incluant le montage en question.
4.1 Format ancien
La résistance R d'un conducteur de longueur l, de section S et de résistivité ρ se calcule grâce à la formule suivante :
![\[ \boxed{\boldsymbol{R=\rho \frac{l}{S}}} \]](http://www.f5kee.fr/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-60cd204931938a85bc58accc97132b9f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
- Si on double le diamètre d'un conducteur, sa section sera multipliée par quatre. Les électrons auront quatre fois plus d'espace pour se déplacer et la résistance totale sera divisée par quatre. Attention : les Ω.m sont des ohms multipliés par des mètres et non pas des ohms par mètre. À titre d'information, voici les résistivités des principaux métaux à 300 K :
| Métal | Résistivité (Ω.mètre) |
| Argent | 16 × 10−9 |
| Cuivre | 17 × 10−9 |
| Or | 22 × 10−9 |
| Aluminium | 28 × 10−9 |
| Bronze | 55 × 10−9 |
| Zinc | 61 × 10−9 |
| Laiton | 71 × 10−9 |
| Fer | 100 × 10−9 |
| Platine | 111 × 10−9 |
| Étain | 120 × 10−9 |
| Plomb | 208 × 10−9 |
Les thermistances sont des composants à deux « pattes » dont la résistance varie en fonction de la température de manière bien spécifique.
Les deux graphes qui suivent proviennent du site Composelec.
Une thermistance CTN, Coefficient de Température Négatif (ou NTC, Negative Temperature Coefficient, en anglais), est une thermistance dont la résistance diminue de façon quasi uniforme quand la température augmente :
En dehors de la valeur de sa capacité, voici les principales caractéristiques d'un condensateur :
- le type de diélectrique utilisé : air, film isolant (papier, polyester ou Mylar, polystyrène, polypropylène, etc.), mica, céramique, matière liquide, gélifiée ou solide pour un « électrolytique » (condensateur polarisé, c-à-d devant être connecté dans le bon sens par rapport à la tension qui lui sera appliquée), etc.,
- la tension maximale à laquelle il pourra être soumis,
- ses pertes. Pour les deux premiers points, relire ici. Pertes
Nous n'aborderons dans cette causerie que les pertes par conduction.
Un diélectrique n'est pas un isolant parfait. Il sera donc toujours traversé par un courant de fuite.
Ce courant de fuite est souvent extrêmement faible sauf dans le cas des condensateurs électrolytiques.
Pour en donner une idée (mais les données varient selon les sources et les fabricants) :
- un condensateur électrolytique neuf de 50 µF aura un courant de fuite de l'ordre de 1 à 3 mA selon la tension qui lui sera appliquée (de 100 à 500 V),
- ce courant pourra monter à 10 mA pour un 1000 µF sous 100 V. Exemple de condensateur au polyester, 470 nF, 63 V :
Selon le diélectrique utilisé, la capacité d'un condensateur variera plus ou moins fortement en fonction de la température. Le coefficient de température quantifie ce phénomène. Il est exprimé en « ppm/°C » (« parties par million par degré Celsius »). Exemple : condensateur valant 100 nF à 20 °C et ayant un coefficient de température égal à −50 ppm/°C
Variation de capacité quand la température augmentera de 1 °C :
−(50/1 000 000) × 100 × 1 = −0,005 nF = −5 pF.
Sa capacité diminuera de 5 pF quand la température atteindra 21 °C : elle vaudra alors 99,995 nF.
Le sigle « NP0 » (parfois écrit « NPO ») indique un coefficient de température nul. Quelques remarques sur certains diélectriques
Mica
Les condensateurs au mica sont utilisés dans les circuits nécessitant une grande stabilité (oscillateurs) ou lorsqu'un condensateur doit avoir de faibles pertes sous des tensions HF élevées (amplificateurs de puissance).
Exemple de condensateur au mica argenté (« SM » : Silver Mica), 100 pF, 500 V :
Les condensateurs au polystyrène sont bien adaptés aux montages HF : très faibles pertes et coefficients de température négatifs bien pratiques pour stabiliser les dérives en fréquence des oscillateurs.
Exemple de condensateur « Styroflex », 1000 pF :
Électrolyte gélifié ou solide, l'oxyde de tantale a une permittivité relative égale à 26, ce qui permet de réaliser des condensateurs de plus faible volume.
Exemple de condensateur au tantale, 10 µF, 35 V (le « + » est ici la « patte » de gauche ) :
Souvent à air, le condensateur variable (« CV ») est un bon exemple de « condensateurs-plans », les plans étant constitués par les lames fixes et les lames mobiles qui se font face. Ces condensateurs-plans élémentaires sont connectés en parallèle de par la construction même du CV.
9.1 Modèles « cloche », à air
