Come calcolare l'impedenza di un condensatore

Tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Il condensatore e l'impedenza sono due concetti che si ritrovano nell'elettrotecnica: nello specifico, il condensatore è un componente elettrico ideale che serve ad immagazzinare l'energia elettrica, accumulando la carica al suo interno e che se viene isolato può mantenere questa carica al suo interno per un tempo infinito. Per essere isolato non deve essere connesso ad altri elementi circuitali. Se invece il condensatore dovesse essere all'interno di un circuito, la sua carica ne risulterà alterata in funzioni delle leggi fisiche. In questa guida vedremo come calcolare una grandezza fisica che riguarda il condensatore, ovvero la sua impedenza.

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Occorrente

  • Manuale di elettrotecnica
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Struttura

Il condensatore fisico è formato da due conduttori, di solito lamine metalliche piane variamente sagomate, cilindri coassiali oppure due fogli di materiale conduttori applicati l'uno sull'altro, in ogni caso le parti conduttive dei condensatori sono separate fra loro da un dielettrico o in alcuni casi da aria, e questo isolante è necessario per far si che si accumulino le cariche elettrostatiche. Se applichiamo una tensione tra le piastre di un condensatore scarico, otteniamo che le cariche naturalmente presenti si separano e si orientano e all'interno dell'isolante si crea un campo elettrico ci intensità decrescente con la posizione. Dove c'è potenziale più alto nell'armatura, troviamo la carica positiva. Il valore assoluto delle cariche positive e negative rappresenta la carica del condensatore. L'energia contenuta da un condensatore è uguale al lavoro che si compie per caricare lo stesso.

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Conduzione nei condensatori

Poiché vi è la presenza dell'isolante, gli elettroni non possono passare direttamente da una piastra all'altra, questo è anche uno dei motivi per i quali i condensatori reali tendono a scaricarsi rapidamente, perché l'impedenza resistiva dell'isolatore non è infinita, ma solo piuttosto alta: se si applica un circuito esterno a un condensatore, la corrente sarà indotta da una parte all'altra, le due piastre però si caricheranno di una carica Q di segno opposto. Nel frattempo, all'interno dell'isolante si verificherà un fenomeno di polarizzazione, le molecole formeranno un dipolo elettrico per consentire alla corrente di passare nel condensatore; in caso di corrente alternata, le piastre si caricheranno e si scaricheranno con il cambiamento del segno e del potenziale. La "resistenza" che il condensatore opporrà alla corrente si chiama reattanza capacitiva.

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Definizione

La reattanza capacitiva produce uno sfasamento in anticipo di 90° della corrente di un condensatore: ciò succede quando si applica al condensatore una tensione ad andamento sinusoidale; se invece la corrente risultasse in ritardo di 90°, avremo una reattanza di tipo induttivo. Le reattanze hanno la particolarità di non dissipare potenza. L'impedenza è rappresentata da un numero complesso: si tratta del rapporto tra la tensione applicata agli estremi e la corrente che circola nel circuito. Si esprime come V/I = z = R + jX e si misura in ohm. Il rapporto inverso dell'impedenza si chiama ammettenza. Si calcola come Y = 1/z.

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