Carica e scarica di un condensatore
Come avvengono la carica e la scarica di un condensatore?
Un condensatore è un sistema costituito da due conduttori detti armature posti a una distanza molto piccola rispetto alle loro dimensioni e separati tra di loro da un isolante o dal vuoto.
Una delle due armature si caricherà positivamente mentre l'altra si carica negativamente per il fenomeno dell'induzione elettrostatica.
Il simbolo universalmente adottato per indicare un condensatore all'interno di un circuito elettrico è il seguente:
Lo scopo principale di un condensatore è quello di accumulare carica elettrica immagazzinando dunque una certa energia proprio per il fatto di tenere le cariche separate.
Se si mettessero infatti a contatto le due armature le cariche fluirebbero da un'armatura all'altra neutralizzando lo stato di carica del condensatore.
Le grandezze elettriche che caratterizzano la presenza di un condensatore in un circuito sono:
- la capacità C che rappresenta l'attitudine del condensatore ad immagazzinare carica elettrica e si misura in Farad [F];
- la tensione V rappresenta invece la differenza di potenziale che si viene a creare tra le due armature del condensatore caricate ognuna con la stessa carica ma di segno opposto che si misura in Volt [V];
- la carica Q rappresenta la quantità di carica presente in totale sul condensatore e si misura in Coulomb [C].
In generale la capacità di un condensatore è data dal rapporto tra la caria immagazzinata e la tensione a cui si porta il sistema:
C = Q / ΔV
Carica di un condensatore
Immaginiamo ora di collegare un condensatore di capacità C ad una batteria che fornisce una fem costante pari a V attraverso un circuito dotato di interruttore.
La batteria è un dispositivo che grazie a delle reazioni chimiche al suo interno consente di separare cariche positive da quelle negative che si depositano ai poli creando così tra essi una differenza di potenziale.
Le cariche positive saranno attratte da quelle negative e se vogliono raggiungere il polo negativo a partire dal polo positivo devono percorrere l'intero circuito (verso convenzionale della corrente: dal polo + a quello -).
Inizialmente a circuito aperto la carica sul condensatore vale zero e dunque anche la differenza di potenziale tra le armature del condensatore vale zero essendo ΔV = Q / C.
Non appena si chiude l'interruttore, le cariche positive iniziano a muoversi dal polo positivo a quello negativo e quindi andranno ad accumularsi nella piastra A del condensatore in figura e per induzione la piastra B richiamerà cariche negative dal polo – della batteria.
Questo processo continua fino a quando il condensatore non si satura di carica elettrica:
All'equilibrio quindi la differenza di potenziale tra le armature del condensatore vale proprio quanto la ddp della batteria e la carica accumulata varrà: Q = C ∙ V che rappresenta il valore massimo di carica del condensatore.
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