CONDENSATORI

Si definisce condensatore un elemento elettrico formato da due superfici metalliche affacciate dette armature separate da uno spazio isolante detto dielettrico. Si definiscono dielettrici quei materiali che, sottoposti ad un campo elettrico, sono attraversati da corrente nulla o comunque molto piccola: essi hanno una altissima resistenza. Il dielettrico per eccellenza lo spazio vuoto per il quale la resistivit

= . I materiali dielettrici si chiamano isolanti. Se le due armature sono superfici piane e disposte parallelamente, si parla di condensatore piano. Il condensatore carico caratterizzato da una tensione ai suoi terminali V e da una carica Q. Il trasferimento delle cariche termina quando il, loro addensarsi sulle armature provoca tra

esse una d.d.p. pari alla tensione a vuoto del generatore.

Per scaricare un condensatore necessario rimettere in connessione le due armature attraverso una resitenza.

Campo elettrico uniforme: quando le linee di forza del campo elettrico sono rettilinee e parallele, normali alle due armature. Poich in pratica la dimensione delle due armature non potr essere infinita, ai bordi di esse le linee di forza si incurvano ed il campo perde la sua uniformit.

Si verificato sperimentalmente che la carica Q e la tensione V sono direttamente proporzionali:

C = Q/V [Farad] C : CAPACITA del condensatore la cui unit di misura chiamata FARAD [F] Un condensatore presenta la capacit di 1 Farad quando, applicando alle sue armature la tensione di 1 Volt si accumula la carica di 1 Coulomb. In pratica, essendo tale unit eccessivamente grande. Si impiegano i seguenti

sottomultipli Nel campo elettrico del condensatore piano possono essere messi in evidenza le seguenti grandezze unitarie:

Intensit di campo o gradiente di potenziale E=V/d [Volt/metro]

Densit di carica

sigma= =Q/A [Coulomb/m2] Sapendo che C= Q/V= *A/E*d= /E*(A/d)= *A/d ma /E rappresenta lelemento qualitativo del dielettrico ed costante per un

dato materiale. Esso prende il nome di costante dielettrica ( ) 0: costante dielettrica nel vuoto (=aria secca) e vale 8,86*10-12[F/m]= 8,86[pF/m] r: costante dielettrica relativa (= / 0)

Esercizio 1: determinare la capacit di un condensatore piano avente armature di

area A=12 [dm2] a distanza d= 0,05 [mm] con dielettrico r=4 Soluzione: r* 0=4*8,86= 35,4 [pF/m] C = *A/d= 35,4*0,12 / (0,05*10-3) = 85.000 [pF] =85 [nF]

Esercizio 2: calcola la capacit di un condensatore che presenta una carica di 50 [C] sulle armature per una tensione applicata di 10 [V] Soluzione: C = Q/V = 50*10-6 [C] / 10 [V] = 5*10-6 [F] = 5 [F]

Esercizio 3: calcola la carica accumulata sulle armature di un condensatore che ha la capacit di 0,001[F], quando ai suoi capi viene applicata una tensione di 1[KV] Soluzione: Q = C*V = 0,001*10-6*1000 = 0,000001 [C] = 1 [C]

Esercizio 4: calcola la capacit di un condensatore piano ad aria secca con armature quadrate di lato 0,1 [m] poste alla distanza di 0,01 [m] Soluzione: = 0 (in quanto r=1) C = 0*A/d = 8,85*(0,12)/0,01 = 8,85 [pF]

CORRENTE DI FUGA : nessun materiale isolante perfetto e cos attraverso il dielettrico di un condensatore in realt passa sempre una piccolissima corrente detta corrente di fuga o corrente di perdita. Un condensatore reale pu essere rappresentato da un circuito con un condensatore ideale avente in parallelo una resistenza elevata, ma non infinita, rappresentante la resistenza del dielettrico.

INDUZIONE DIELETTRICA: con tale termine si intendono i fenomeni elettrostatici che interessano la sostanza interposta tra le armature di un condensatore. Gli elettroni dellorbita pi esterna rimangono ancorati al nucleo, ma per effetto delle forze colombiane, ovalizzano la propria orbita. Aumentando la tensione applicata ad un condensatore, si verifica un aumento della deformazione molecolare. Superato un valore limite, si verifica una violenta rottura dei legami che connettono gli elettroni ai nuclei atomici: questo provoca una scarica elettrica accompagnata da luce e rumore. Se il dielettrico gassoso si ha la ionizzazione del gas, mentre se solido si perfora: in ogni caso perde le sue capacit isolanti.

Il massimo valore di tensione di lavoro che un dielettrico pu sopportare prende il nome di rigidit dielettrica:

Vi sono dei casi in cui la scarica viene utilmente sfruttata: p.e. nelle candele dautomobile

Nei motori ad accensione comandata (a ciclo Otto) la candela d'accensione il dispositivo elettrico inserito nella testa di ognuno dei cilindri atto a generare una scintilla che avvii la combustione della carica fresca. Nei motori ad accensione spontanea la combustione invece avviata da una compressione, e le cosiddette candelette hanno il solo scopo di riscaldare il combustibile in una precamera durante gli avviamenti a freddo.