Appunti di Elettrotecnica ed Elettronica - classe terza

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sezione_2b [2018/12/04 19:58] – [1 La capacità elettrica e il condensatore] adminsezione_2b [2021/01/10 14:14] (versione attuale) – [1 La capacità elettrica e il condensatore] admin
Linea 16: Linea 16:
 `C = Q/V [F]` `C = Q/V [F]`
  
-La capacità è il parametro più importante per un condensatore - come la resistenza lo è per un conduttore - ed esprime la carica accumulata per ogni Volt applicato tra le due armature e si misura in Farad. Con la stessa formula si può calcolare la carica accumulata dal condensatore come:+La capacità è il parametro più importante per un condensatore((come la resistenza lo è per un conduttore)), esprime la carica accumulata per ogni Volt applicato tra le due armature e si misura in Farad. Con la stessa formula si può calcolare la carica accumulata dal condensatore come:
  
 `Q = CV [C]` `Q = CV [C]`
Linea 30: Linea 30:
 `C = (epsilon_0 epsilon_r S)/d` `C = (epsilon_0 epsilon_r S)/d`
  
-dove ε<sub>0</sub> è la costante dielettrica del vuoto (o dell'aria) e ε<sub>r</sub> quella relativa del dielettrico. Il dielettrico impiegato definisce un'altra grandezza fondamentale del condensatore, la sua **tensione di lavoro**, intesa come tensione massima sopportabile dal condensatore senza che si abbia una scarica nell'isolante. Il valore della tensione di lavoro dipende dalla **rigidità dielettrica** del materiale isolante che è il valore massimo di campo elettrico sopportabile oltre il quale gli elettroni vengono "strappati" dagli atomi interrompendo la polarizzazione e provocando una scarica distruttiva nell'isolante. Dal momento che  il campo elettrico in un condensatore si può calcolare con:+dove ε<sub>0</sub> è la costante dielettrica del vuoto (o dell'aria) e ε<sub>r</sub> quella relativa del dielettrico. Il dielettrico impiegato definisce un'altra grandezza fondamentale del condensatore, la sua **tensione di lavoro**, intesa come tensione massima sopportabile dal condensatore senza che si abbia una scarica nell'isolante. Il valore della tensione di lavoro dipende dalla **rigidità dielettrica** del materiale isolante, una grandezza che indica il valore massimo di campo elettrico sopportabile oltre il quale gli elettroni vengono "strappati" dagli atomi, interrompendo la polarizzazione, e si ha una scarica distruttiva nell'isolante. Dal momento che  il campo elettrico in un condensatore si può calcolare con((perché V =W/q=L/q=(Fd)/q=Ed)):
  
 `E = V/d [V/m]` `E = V/d [V/m]`
Linea 40: Linea 40:
 ==== Legge di Ohm del condensatore ==== ==== Legge di Ohm del condensatore ====
  
-Durante la carica/scarica di un condensatore si ha circolazione di corrente dovuta alla ridistribuzione degli elettroni; quando la carica/scarica è terminata la corrente non può più circolare perché l'isolate tra le due armature interrompe il circuito. Questo comporta che nei circuiti in continua i rami che contengono condensatori non sono percorsi da corrente (o lo sono solo per breve tempo mentre i condensatori si caricano o scaricano).+Durante la carica/scarica di un condensatore si ha circolazione di corrente dovuta alla ridistribuzione degli elettroni; quando la carica/scarica è terminata la corrente non può più circolare perché l'isolante tra le due armature interrompe il circuito. Questo comporta che nei circuiti in continua i rami che contengono condensatori non sono percorsi da corrente (o lo sono solo per breve tempo mentre i condensatori si caricano o scaricano).
  
 Derivando rispetto al tempo (dividendo per //Δt//) la formula Q = CV si ottiene la **legge di Ohm del condensatore**: Derivando rispetto al tempo (dividendo per //Δt//) la formula Q = CV si ottiene la **legge di Ohm del condensatore**:
Linea 52: Linea 52:
 Questa formula spiega il comportamento del condensatore, e in particolare afferma che: Questa formula spiega il comportamento del condensatore, e in particolare afferma che:
   * la corrente c'è solo se la tensione cambia nel tempo   * la corrente c'è solo se la tensione cambia nel tempo
-  * la corrente dipende da quanto cambia velocemente la tensione nel tempo+  * la corrente dipende da quanto velocemente cambia la tensione nel tempo
   * il condensatore ostacola le variazioni di tensione   * il condensatore ostacola le variazioni di tensione
  
Linea 59: Linea 59:
 `Delta v = i/C Delta t` `Delta v = i/C Delta t`
  
-ovvero per avere variazioni di tensione occorre del tempo. Il cosiddetto principio di continuità del un condensatore afferma proprio questo: //la tensione non può cambiare istantaneamente//, cioè non può "saltare" da un valore a un altro in zero secondi ma deve assumere tutti i valori intermedi impiegando un certo tempo((questo fenomeno è giustificato dal fatto che l'energia non può mai essere accumulata o ceduta istantaneamente)).+ovvero per avere variazioni di tensione occorre del tempo. Il cosiddetto principio di continuità del un condensatore afferma proprio questo: //in un condensatore  la tensione non può cambiare istantaneamente//, cioè non può "saltare" da un valore a un altro in zero secondi ma deve assumere tutti i valori intermedi impiegando un certo tempo((questo fenomeno è giustificato dal fatto che l'energia non può mai essere accumulata o ceduta istantaneamente)).
  
 La legge di Ohm può essere espressa in maniera più corretta usando la derivata: La legge di Ohm può essere espressa in maniera più corretta usando la derivata:
Linea 66: Linea 66:
  
 dove il termine //dv/dt//  è la derivata della tensione nel tempo. La derivata è uno strumento matematico che esprime: dove il termine //dv/dt//  è la derivata della tensione nel tempo. La derivata è uno strumento matematico che esprime:
-  * la variazione della tensione in un intervallo di tempo quando l'intervallo di tempo è piccolissimo (infinitesimale) +  * la variazione della tensione in un intervallo di tempo __quando l'intervallo di tempo è piccolissimo__ (infinitesimale) 
-  * la velocità istantanea con cui cambia la tensione nel tempo +  * la __velocità istantanea__ con cui cambia la tensione nel tempo 
-  * la pendenza istantanea della curva che mostra come cambia la tensione nel tempo+  * la __pendenza istantanea__ della curva che mostra come cambia la tensione nel tempo
  
 La differenza fondamentale tra le due espressioni è che: La differenza fondamentale tra le due espressioni è che:
-  * //Δv/Δt// è un valore medio +  * //Δv/Δt// è il valore medio (nell'intervallo di tempo Δt) 
-  * //dv/dt// è il valore istantaneo+  * //dv/dt// è il valore istantaneo (al'istante t)
  
 ==== Simbolo e tipologie di condensatori ==== ==== Simbolo e tipologie di condensatori ====
  
-Il simbolo generico del condensatore è quello di figura 4a. Le figura 4b mostra il simbolo usato per i condensatori polarizzati (elettrolitici). Questi ultimi hanno valori di capacità molto elevati ma hanno una polarità che va rispettata (un morsetto positivo e uno negativo).+Il simbolo generico del condensatore è quello di figura 4a. Le figura 4b mostra il simbolo usato per i condensatori polarizzati (elettrolitici). Questi ultimi hanno valori di capacità molto elevati ma hanno una polarità che va rispettata (un morsetto positivo e uno negativo). Il simbolo di un condensatore variabile è quello di figura 4c.
  
 La figura 5 mostra alcune forme costruttive di condensatori (ceramico, plastico, elettrolitico). Le diverse tipologie e il relativo campo di impiego sono trattati nella materia di TPA. La figura 5 mostra alcune forme costruttive di condensatori (ceramico, plastico, elettrolitico). Le diverse tipologie e il relativo campo di impiego sono trattati nella materia di TPA.
  
- mostra i simbolo del condensatore elettrolitico e variabile.+
  
 ===== 2 Condensatori in serie e in parallelo ===== ===== 2 Condensatori in serie e in parallelo =====
Linea 97: Linea 97:
  
 Osservazioni: Osservazioni:
-  * le formule appena viste sono duali rispetto a quelle delle resistenze ma scambiate (formula serie usata per il parallelo e viceversa) +  * le formule appena viste sono duali rispetto a quelle delle resistenze (formula serie usata per il parallelo e viceversa) 
-  * collegando più condensatori in serie si ottiene una capacità più bassa la la tensione viene ripartita su più condensatori (può essere utile se la tensione di lavoro dei condensatori è bassa); nel partitore di tensione con condensatori sarà il condensatore con capacità più bassa ad essere sottoposto alla tensione maggiore+  * collegando più condensatori in serie si ottiene una capacità più bassa e la tensione viene ripartita su più condensatori (può essere utile se la tensione di lavoro dei condensatori è bassa); nel partitore di tensione con condensatori sarà il condensatore con capacità più bassa ad essere sottoposto alla tensione maggiore
   * collegando più condensatori in parallelo si ottiene una capacità più elevata   * collegando più condensatori in parallelo si ottiene una capacità più elevata
  
sezione_2b.txt · Ultima modifica: 2021/01/10 14:14 da admin