Capacità elettrica del condensatore
Capacità elettrica del condensatoreData di pubblicazione: 11-03-2022 🕒 5 min di lettura
Cos'è un condensatore?
Il condensatore è un componente che ha la capacità di immagazzinare energia sotto forma di una carica elettrica. I condensatori sono disponibili in molte forme diverse, dai condensatori ceramici submillimetrici ai condensatori in polipropilene per applicazioni industriali, la cui massa raggiunge fino a decine di chilogrammi. Un condensatore è costituito da elettrodi, tra i quali è presente un materiale dielettrico, ossia isolante come ad es. carta cerata, mica, ceramica, plastica o, nel caso dei condensatori elettrolitici, un gel liquido. Nonostante l'esistenza di uno strato isolante tra le armature del condensatore, potrebbe esservi una corrente trascurabile, che viene trattata come un'imperfezione del condensatore.
Il condensatore quando viene collegato a una sorgente di corrente continua, accumula una carica elettrica e la trattiene anche quando è scollegato da tale sorgente. Pertanto può fungere da "serbatoio" per l'elettricità, in modo molto simile a una batteria ricaricabile o riutilizzabile. Tuttavia, il processo di scarica e ricarica è molto veloce, ed è limitato dai parametri interni del condensatore e dalla resistenza attraverso la quale viene scaricato questo condensatore.
Questi componenti consentono di separare i segnali variabili dai segnali costanti. Inoltre vengono usati per bloccare picchi improvvisi che potrebbero attivare i sistemi digitali in modo incontrollato.
Di seguito sono stati presentati i simboli dei condensatori utilizzati nei diagrammi.
Il primo di questi è il simbolo di un condensatore non polarizzato.
Un altro simbolo denota il condensatore polarizzato, che dovrebbe essere installato nel circuito mantenendo la polarità dei pin indicata nello schema.
A volte negli schemi possiamo trovare il simbolo di un condensatore non polarizzato con un simbolo "+" aggiunto, pertanto dovrà essere trattato come il simbolo di un condensatore polarizzato.
Si verificano situazioni inverse in cui i simboli dei condensatori polarizzati sono privi di segno "+", ciò non significa che la polarizzazione di questi elementi cessi di essere applicata.
Funzionamento del condensatore
Gli elettroni passano verso l'armatura collegata al polo negativo della batteria e pertanto respingono gli elettroni appartenenti alla seconda armatura. Ciò porta alla formazione di "lacune elettroniche" nella seconda armatura, che possono essere trattate come cariche positive. Quando scolleghiamo il condensatore dalla batteria, gli elettroni rimangono intrappolati in un campo elettrico, sorto a seguito dell'accumulo di elettroni su un elettrodo e della loro mancanza sull'altro. Tuttavia va ricordato che con il passare del tempo la differenza di potenziale tra le armature diminuirà a causa delle perdite, ossia del flusso molto lento di cariche da un'armatura all'altra, possibile a causa di imperfezioni del dielettrico e di altre sostanze che circondano le armature. Condensatori nell'offerta della TME
Capacità del condensatore
La capacità è una proprietà elettrica di un condensatore ed è il rapporto tra la carica accumulata e la tensione. L'unità della capacità è il Farad (F), dal nome del fisico britannico Michaela Faradaya. Molto spesso troviamo condensatori con capacità molto inferiori a 1F, anche se in alcuni settori vengono utilizzati anche supercondensatori, che hanno una capacità di migliaia di farad. Conformemente ai principi generali vengono definite unità più piccole come ad es. millifarad (1 mF= 10-3 F), microfarad (1 µF= 10-6 F), nanofarad (1 nF= 10-9 F) e picofarad (1 pF= 10-12 F). In rete è possibile trovare molti siti per la conversione di unità di misura, inclusa la capacità dei condensatori. Inoltre vale la pena ricordare che negli Stati Uniti a volte è possibile (anche se raramente) trovare la denominazione "mF" come alternativa alla denominazione dell'unità del microfarad (μF). Ciò può portare a gravi malintesi, poiché la dicitura mF corrisponde all'abbreviazione dell'unità milifarad. La capacità del condensatore è tanto maggiore, quanto maggiore è la superficie delle sue armature, minore è la distanza tra le armature e il dielettrico utilizzato ha una maggiore permeabilità elettrica.
Come calcolare la capacità del condensatore? Formule base.
Capacità elettrica
Proprietà come la grandezza delle armature e la forma influiscono sulla quantità di carica immagazzinata, anche se viene applicata esattamente la stessa tensione V. La capacità elettrica di un condensatore pertanto viene definita come il rapporto tra la carica massima Q che può accumularsi su un condensatore alla tensione V applicata alle armature. In altre parole la capacità elettrica è la carica massima per 1V di tensione.
Capacità elettrica di un condensatore piano con il vuoto come dielettrico
Nel caso di un condensatore piano, la capacità dipende dalla superficie (S) delle due armature identiche, separate da una distanza d. La costante ε è la permeabilità elettrica del vuoto, pari a 8,85⋅10−12F∕m.
Capacità elettrica di un condensatore cilindrico con il vuoto come dielettrico
Un condensatore cilindrico è costituito da due cilindri conduttivi coassiali. Un cilindro interno con raggio R1, che può essere cavo o pieno, e un cilindro esterno, che costituisce un guscio con un raggio interno R2. La lunghezza di ciascun cilindro viene definita come l.
Capacità elettrica dei condensatori collegati in serie
Per un sistema di condensatori collegati in serie, l'inverso della capacità equivalente è la somma degli inversi della capacità dei singoli condensatori.
Capacità elettrica dei condensatori collegati in parallelo
Per un sistema di condensatori collegati in parallelo, la capacità equivalente è la somma della capacità dei singoli condensatori.
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