Strumenti Utente

Strumenti Sito


fisica:strumenti:condensatore

LAB2GO Scienza

Condensatore

Descrizione strumento

Il condensatore è un componente elettrico che immagazzina energia in un campo elettrostatico e può conservarla, insieme alla carica (a livello teorico).

Fu introdotto per la prima volta intorno al 1780 da Alessandro Volta, nell'ambito dei suoi studi sull'elettricità. Volta chiamò “condensatore di elettricità” un dispositivo composto da due dischi metallici delle stesse dimensioni, così che uno può essere sovrapposto all'altro in modo da combaciare perfettamente.

Questo strumento è generalmente costituito da una coppia di conduttori (armature o piastre) separati da un isolante (dielettrico).

La carica è immagazzinata sulla superficie delle piastre, sul bordo a contatto con il dielettrico: all'esterno si avrà un campo elettrico pari a zero a causa dei due campi, uno positivo e uno negativo, con stesso modulo ma segno (verso) opposto; all'interno del dispositivo si avrà due volte il campo elettrico, dato che entrambi i campi hanno stesso modulo e stesso verso.

L'energia elettrostatica che il condensatore accumula si localizza nel materiale dielettrico che è interposto fra le armature che lo compongono.

Condensatore piano

www.liceoariosto.it_strumentaria_uploads_immagini_3689f6b907c92127477ebd344026c88470302fb6.jpg

Il dispositivo è costituito da un disco di ottone, con manico isolante in vetro, che poggia su un secondo disco di uguale diametro e materiale, provvisto di tre piedi posti su supporto isolante. L’apparecchio è un semplice condensatore piano in cui le due armature, i dischi metallici, sono separati dall’aria che funge da dielettrico; in alcuni modelli il disco superiore è ricoperto inferiormente da un sottilissimo strato di vernice isolante. Dopo aver elettrizzato la base se si appoggia su di essa l’altro disco questo si carica per induzione. Collegando a terra il disco superiore, ad esempio toccandolo con un dito, le due armature acquistano la stessa quantità di carica ma di segno opposto.

Condensatore piano ad armature mobili

www.fstfirenze.it_wp-content_uploads_2017_05_cd003-099.jpg

Il dispositivo è costituito da due condensatori ad armature variabili. Ciascuno di essi comprende due serie di lamine metalliche semicircolari, di cui una fissa e l’altra girevole, per mezzo di un perno, attorno ad un asse trasverso. Le lamine della serie mobile ruotano all’interno di quelle della serie fissa e sono da queste isolate per mezzo di un dielettrico (ossia l'aria nel dispositivo in esame).

Quindi, questo strumento permette di variare con continuità, tra un valore massimo e uno minimo, la capacità del condensatore, dato che durante la rotazione varia la superficie delle lamine girevoli che si affaccia a quella delle lamine fisse.

Due coppie di contatti elettrici permettono l’inserimento del dispositivo in un circuito.

I condensatori trovano largo impiego in quasi tutti i circuiti elettrici, in particolare quelli a capacità variabile vengono utilizzati nel campo della radiotecnica e dell’elettronica.

Condensatore a dischi

Da una base in metallo fuoriescono due supporti, anch'essi in metallo: il primo sorregge una piastra metallica liscia di forma circolare, disposta verticalmente, fissa e ben isolata tramite un cilindro in vetro contenente materiale isolante; il secondo sorregge una piastra uguale alla precedente, disposta specularmente ad essa, scorrevole e collegata elettricamente a terra tramite il supporto. Su ciascun disco è inserito un morsetto a boccola per i collegamenti elettrici. La distanza tra i due dischi può essere variata tra 0 e 70mm: la regolazione fine di questa distanza viene realizzata mediante un albero filettato inserito perpendicolarmente al disco mobile e comandato tramite una manopola. Sulla custodia che racchiude questo albero filettato è inserita una scala graduata da 0 a 70 mm, con nonio (precisione 1/10 mm), che permette la misura diretta della distanza. Questo condensatore può essere montato sia in orizzontale che in verticale.

Condensatore di Epino

Il condensatore di Epino, ideato dal fisico tedesco U.T. Aepinus (1724-1802), rappresenta un esempio di condensatore piano e si utilizza per accumulare quantità considerevoli di cariche su superfici relativamente piccole.

Il dispositivo è costituito da due dischi di ottone disposti parallelamente tra loro e sostenuti, tramite un raccordo anch’esso in ottone, da due colonne di vetro fissate su un supporto in legno scorrevole in una guida di cui è dotata la base di appoggio. Le estremità superiori delle colonne terminano con due ganci in ottone ciascuno dei quali è atto a sorreggere un pendolo elettrico. Fra i due dischi si trova una lastra di vetro, che funge da isolante, sorretta da una colonna fissata alla tavoletta che sostiene il dispositivo.

Caricando le armature tramite un alimentatore, si otterrà un condensatore di capacità variabile, in relazione al dielettrico interposto oltreché alla distanza fra i due dischi. Se si misura la differenza di potenziale mediante un voltmetro o elettrometro, si può osservare che tale quantità diminuisce o avvicinando le armature, oppure inserendo il dielettrico. Infatti, essendo il sistema isolato, la carica rimane costante e la capacità aumenta con la riduzione della distanza oppure con la presenza di dielettrico. Si noti come i due pendolini di sambuco avranno deflessioni diverse in funzione della carica accumulata.

Dalle leggi del condensatore ad armature piane e parallele: $C=\frac{Q}{V}$ e $C=\frac{\varepsilon_0S}{d}$, dove:

$C$ = capacità del condensatore

$V$ = potenziale fra le armature

$d$ = distanza fra le armature

$\varepsilon_0$= costante dielettrica del vuoto

$S$ = superficie delle armature

$Q$ = quantità di carica accumulata

Esperienze

Esperienze possibili Descrizione
Carica e scarica di un condensatore in un circuito elettrico Grafico del circuito del condensatore in una fase di carico e scarico
Carica e scarica di energia elettrica Esperienze con scariche elettriche

Sitografia

Link Descrizione
Condensatore ad armature mobili Descrizione del condensatore del liceo Ariosto
Condensatore piano Breve descrizione del condensatore piano tratto da Studenti.it
Condensatore Collegamento Wikipedia
fisica/strumenti/condensatore.txt · Ultima modifica: 2020/11/18 13:05 (modifica esterna)