Condensatori sono dispositivi utilizzati per il deposito di cariche elettriche. Esistono condensatori di diverse forme e capacità. Tuttavia, hanno tutti qualcosa in comune: sono formati da due terminali separati da alcuni materiale dielettrico. I condensatori sono utilizzati in vari applicazioni tecnologiche. È praticamente impossibile per noi trovare un circuito elettronico che non contenga questo tipo di dispositivo.
Quando è collegato a una differenza di potenziale, a campo elettrico forme tra i suoi piatti, facendo sì che i condensatori accumulino cariche ai loro terminali, poiché il dielettrico interno rende difficile il passaggio delle cariche elettriche attraverso le armature.
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Funzione condensatori
La funzione più elementare del condensatore è quella di immagazzinare le cariche elettriche all'interno. Durante le scariche, i condensatori possono fornire grandi quantità di carica elettrica a un circuito.
I condensatori impiegano poco tempo per caricarsi completamente, tuttavia la loro scarica è generalmente veloce. Pertanto, i condensatori sono ampiamente utilizzati nei dispositivi elettronici che richiedono grandi intensità di corrente elettrica, come stereo ad alta potenza.
Oltre alla loro funzione fondamentale, i condensatori possono essere utilizzati per implementare i timer, raddrizzatori di corrente elettrica, filtri di linea, stabilizzatori eccetera.
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Tipi di condensatori
I condensatori possono differire per forma e dielettrico. Il mezzo che viene inserito tra le armature di un condensatore interferire direttamente nella sua capacità di immagazzinare cariche elettriche. Significa che presente alti costanti elettrostatico, cioè altamente resistivi, sono preferiti per l'implementazione di condensatori.
Scopri alcuni tipi di condensatori:
Condensatori elettrolitici: contengono sottili strati di alluminio, coinvolto in ossido alluminio e imbevuto di elettroliti liquidi.
Condensatori in poliestere: sono un tipo di condensatore molto compatto, formato da fogli di poliestere e alluminio.
Condensatori al tantalio: avere una durata maggiore, utilizzare come dielettrico o ossido di Tantalo.
Condensatori olio: furono i primi tipi di condensatori e, come i condensatori di carta, smisero di essere usati perché poco pratici o inaffidabili.
Condensatori variabili: sono quelli che hanno valvole in grado di controllare la distanza tra le piastre o la loro area di contatto, ampiamente utilizzate in dispositivi valvolati, come radio e vecchi televisori
Condensatori ceramici: realizzati a forma di disco, sono costituiti da lastre conduttive che avvolgono un supporto come carta, vetro o aria.
Esistono diversi tipi di condensatori, con caratteristiche e utilizzi differenti.
Condensatore a piastre parallele
Il condensatore a piastre parallele è il tipo di condensatore che presenta una geometria più semplice. Questo tipo è formato da un'armatura, fatta di materiale conduttivo e racchiuso in un mezzo dielettrico, alto resistenza elettrica (come vuoto, carta, gomma, olio ecc.). La figura seguente mostra un diagramma di un condensatore a piastre parallele:
Il condensatore a piastre parallele è il più semplice dei condensatori.
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capacità
La proprietà che misura l'efficienza di un condensatore nell'immagazzinare cariche è la capacità. La capacità è a quantità fisica misurato in unità Coulomb per Volt (C/U), meglio noto come Farad (F), dal fisico inglese Michael Faraday (1791-1867). Diciamo che 1 Farad equivale a 1 Coulomb per Volt. La formula utilizzata per calcolare la capacità è questa, dai un'occhiata:
Ç — capacità (F)
Q — carica elettrica (C)
tu — tensione elettrica (V)
Da un punto di vista pratico, capacità indica qual è la quantità di cariche che un condensatore può “trattenere” per una data differenza di potenziale.
La capacità dipende anche da fattori geometrico, cioè la distanza tra le piastre del condensatore e anche l'area di queste piastre. Pertanto, nel caso di condensatori a piastre parallele, possiamo determinare la loro capacità attraverso la seguente equazione:
ε0 — permittività dielettrica sotto vuoto (F/m)
IL — area dei piatti (m²)
d — distanza tra le piastre (m)
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esercizi risolti
Domanda 1) Calcolare il modulo della capacità di un condensatore a piastre parallele di 0,005 m², distanziate di 0,5 mm (0,5,10-3 m). adottare ε0 = 8,85.10-12.
a) 44,25 nF
b) 88,5 pF
c) 885 pF
d) 0,88 mF
e) 2,44 FA
Modello: Lettera B
Risoluzione:
Per calcolare il modulo di capacità di questo condensatore a piastre parallele, useremo il dati forniti dall'esercizio e utilizzeremo la formula che mette in relazione l'area con la distanza tra i piatti:
Il risultato che abbiamo trovato per la capacità è 88.5.10-12 f. Comunque possiamo usare il prefisso pico (p = 10-12) per rappresentare tale quantità.
Domanda 2) Un certo condensatore è in grado di immagazzinare fino a 2 µC di carica elettrica quando è collegato a una differenza di potenziale di 1 mV. Determina la capacità di questo condensatore.
a) 2 mF
b) 1 mF
c) 0,5 nF
d) 100 pF
e) 0,1 F
Modello: Lettera IL
Risoluzione:
È possibile calcolare la capacità attraverso il rapporto tra la quantità di carica elettrica immagazzinata e la differenza di potenziale tra i suoi terminali:
Il risultato indica che la capacità ottenuta è 2 mF (2.10-3 F). Pertanto, l'alternativa corretta è la lettera A.
Domanda 3) Determina l'entità della carica elettrica immagazzinata in un condensatore da 0,5 mF quando è collegato a una differenza di potenziale di 200 V.
a) 1,5 µC
b) 0,2 pC
c) 0,1 µC
d) 10 nC
e) 100 mC
Modello: Lettera E
Risoluzione:
Calcoliamo la quantità di carica elettrica immagazzinata in questo condensatore:
Secondo il calcolo effettuato, la quantità di carica immagazzinata in questo condensatore è di 100 mC (100,10-3 ).
Domanda 4) Determina quale tensione deve essere disegnata attraverso i terminali di un condensatore da 0,2 μF, in modo che 2 nC di cariche elettriche siano immagazzinate tra le loro armature.
a) 0,2 V
b) 2 µV
c) 200 μV
d) 1 mV
e) 10 mV
Modello: Lettera E
Risoluzione:
Calcoliamo la tensione elettrica che si stabilisce tra i terminali del condensatore:
Secondo il risultato, sono necessari 10 mV affinché questo condensatore possa accumulare 2 nC di carica, quindi l'alternativa corretta è la lettera E.
Di Me. Rafael Helerbrock
Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:
HELERBROCK, Rafael. "Condensatori"; Scuola Brasile. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/capacitores.htm. Consultato il 27 giugno 2021.
