Come Calcolare La Capacità Di Un Condensatore

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Quando si parla di condensatore, si fa riferimento ad una coppia di conduttori che ricevano una carica particolare. Deve cioè crearsi una differenza di potenziale tra ciascuno dei due conduttori, i quali si trovano isolati in forma arbitraria.
Ciascun conduttore deve avere una carica dello stesso valore ma di segno opposto rispetto all'altro. Inoltre, l'isolamento di entrambi deve avvenire verso gli oggetti circostanti. Le cariche elettriche prendono il nome di +Q e -Q. Ogni linea di forza uscente da +Q andrà dunque a finire su -Q, specie se i conduttori si trovano nel vuoto.
In questa piccola guida vi spiegherò in modo chiaro come calcolare la capacità di un condensatore.

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Occorrente

  • Nozioni base sull'elettrotecnica
  • Manuale di fisica
  • Dimestichezza con le formule
  • Tanto esercizio
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Nel momento in cui collegate le armature del condensatore ad una batteria (o pila), una acquista una carica +Q, mentre l'altra riceverà una carica uguale e opposta -Q. La carica Q ha valori direttamente proporzionali alla capacità C di un condensatore.
Ora, supponiamo di avere una batteria in grado di produrre una differenza di potenziale di V (volt) fra i suoi due poli. Se andate a collegare la batteria ad un condensatore, ognuna delle due armature andrà ad accumulare una carica di intensità Q. In altre parole, quest'ultima risulterà direttamente proporzionale alla differenza di potenziale che si applica, ovvero V.

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A questo punto, credo sia opportuno specificare cos'è la capacità di un condensatore. Useremo la C per indicare questa costante. Volendo spiegare il tutto con una formula fisica, potremo dire che C= Q/V. Ricordate che la capacità, per definizione, è sempre positiva.
Nel sistema internazionale che si riferisce alle unità di misura, la capacità si definisce in Coulomb/Volt. Questa combinazione ha un nome specifico, che è "Farad". Dal momento che i valori della capacità sono davvero piccoli, parleremo di "Picofarad". Si tratta di un'unità di misura equivalente alla seguente quantità: 1*10^-12 F (dove F indica i Farad).

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Consideriamo adesso due conduttori. Tra di loro si stabilisce una differenza di potenziale V. Poniamo il caso che i conduttori abbiano cariche opposte ma dal modulo identico. A questo punto, bisognerà collegarli ai poli di una batteria.
Basandoci sulla formula che vi ho indicato precedentemente, possiamo dire che la capacità C di un condensatore altro non è che il rapporto tra la carica Q e la differenza di potenziale V. Si tratta di una costante che dipende unicamente dalla geometria del sistema.
Nel passo successivo, vi farò un esempio ancora più preciso che vi indicherà come calcolare la capacità di un particolare condensatore.

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Prendiamo in considerazione un condensatore ad armature piane e parallele (detto anche condensatore piano). Qui vi sono due armature piane, ovvero due conduttori parallelo di area S che si trovano ad una distanza d. Connettendo le armature ai morsetti di una batteria, come abbiamo detto nel passo 1, l'una avrà la carica +Q e l'altra la carica -Q.
Se d è piccolo rispetto alle dimensioni delle due armature, allora l'intensità del campo elettrico sarà uniforme. Per calcolare la capacità del condensatore piano, dovrete trovare la relazione tra V, la differenza di potenziale tra le armature e Q, la carica del condensatore. Dunque tenete sempre a mente che la capacità di un condensatore dipende dalla geometria dei conduttori, quindi da S e d.

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Per capire meglio il comportamento di un condensatore, fate qualche esperimento con la batteria e i conduttori.
  • Consultate il manuale di fisica per imparare i concetti base sull'elettromagnetismo.
Alcuni link che potrebbero esserti utili:

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