Carica e scarica di un condensatore

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Schema riassuntivo sui condensatori e sul principio di carica e scarica con illustrazioni. (6 pg - formato word) (0 pagine formato doc)

CARICA E SCARICA DI UN CONDENSATORE CARICA E SCARICA DI UN CONDENSATORE PREMESSA Un conduttore isolato nello spazio e lontano da altri corpi elettrizzati, avente carica Q, è soggetto all'azione del campo elettrico da esso creato e quindi ha un potenziale V0.
Aumentando Q aumenta anche V : si verifica che esiste una diretta proporzionalità tra V e Q , ovvero che Q/V = C cost La costante C è detta capacità elettrostatica del conduttore e si misura in Farad [C/V], 1F = 1 C/ 1V. Se vicino al conduttore si pone un altro conduttore scarico, per effetto dell'induzione elettrostatica sul conduttore scarico si creano cariche indotte che alterano il potenziale del primo conduttore; esso diviene minore e quindi la capacità aumenta. Un metodo per aumentare la capacità C di un conduttore è quindi quello di porlo vicino ad un altro conduttore scarico.
Un condensatore è un dispositivo costituito da due conduttori affacciati, detti armature, disposti in modo tale da avere una elevata capacità. Il condensatore piano in particolare, è costituito due lamine metalliche piane di area S, poste, parallele, a distanza d l'una dall'altra ( con S>>d); tra esse può esservi il vuoto oppure un dielettrico. Caricando una armatura a +Q e ponendo l'altra armatura a terra, su quest'ultima viene indotta una carica -Q. Il campo elettrico che si crea tra le armature del condensatore piano è uniforme. Indicando con V2 e V1 i potenziali elettrici assunti dalle due armature quando posseggono cariche +Q e -Q, si ha che la ddp tra le armature è proporzionale a Q : Q = C (V2 - V1) In tal modo la capacità del condensatore è C = Q/?V Dalle relazioni esistenti tra Q, V ed E si ottiene: Si ha cioè che la capacità del condensatore piano è direttamente proporzionale a ?r e a S, ed inversamente proporzionale a d . Per caricare un condensatore occorre compiere un lavoro ( il trasferimento della carica +Q da un'armatura all'altra provoca una resistenza da parte delle cariche stesse): che rappresenta il lavoro fatto dalla carica Q per passare dal potenziale V2 al potenziale V1. PROCESSO SI SCARICA Consideriamo un circuito in condizioni quasi stazionarie, ovvero lentamente variabili nel tempo. Istante per istante si può pensare il circuito in equilibrio, naturalmente con valori istantanei delle grandezze in gioco. Possiamo allora applicare a tali circuiti la legge di Ohm generalizzata e le regole di Kirkhoff come relazioni tra valori istantanei delle grandezze. Nel caso della scarica (carica) di un condensatore piano C attraverso una resistenza R si ha un circuito in condizioni quasi stazionarie. Supponendo che C abbia carica Q0 e ddp V0, si chiuda l'interruttore all'istante t=0. Le cariche elettriche (corrente i) fluiranno e attraverso R verrà dissipata energia. La carica su ogni armatura, la ddp ai capi di C e l'energia immagazzinata decresceranno nel tempo. Il condensatore, rispetto a R, funge da generatore di f.e.m. variabile e resistenza interna uguale a zero. L'equazione del circuito istante