Fasi di carica e scarica di un condensatore

Costa Lorenza IV STA Relazione di Fisica TEMA: Studio del variare della tensione nelle fasi di carica e scarica di un condensatore. Il condensatore è un componente caratterizzato essenzialmente da un elevato valore di capacità. Per capacità elettrica si intende, infatti, la relazione che si stabilisce tra il potenziale a cui un conduttore si trova e la carica elettrica che è in grado di trattenere. Il rapporto costante tra le due grandezze è definita dalla relazione: C=Q/V dove: Q è la carica (in Coulomb); V è la differenza di potenziale (in Volt) e C è appunto la capacità che si misura in Farad (1C/!V). Il farad F è una quantità molto grande quindi generalmente si usano i suoi sottomultipli (mF, ?F, nF, pF). I condensi sono appunto dei dispositivi costruiti in modo da sfruttare tale caratteristica dei conduttori. Un condensatore è composto da due armature conduttrici separate da un dielettrico, fra le quali è applicata una ddp continua; in pratica tra le piastre si crea un campo elettrostatico e sull'armatura a potenziale più alto si concentrano le cariche positive, mentre sull'altra quelle negative; quindi anche al variare di V la capacità si mantiene costante. In generale la capacità è direttamente proporzionale alla dimensione delle piastre e inversamente alla loro distanza. Il circuito R-C I condensatori sono comunemente utilizzati insieme ad una resistenza formando il circuito R-C. Il circuito è alimentato da una sorgente di forza elettromotrice (f.e.m.) G a cui è collegato in parallelo un voltmetro con il quale si può controllare che la tensione applicata sia costante; ad esso è collegata una resistenza R, anche ad essa è collegato un voltmetro che misura la ddp Vr ai suoi capi; ancora in serie è collegato un condensatore C ai cui capi è misurata la ddp Vc. Il condensatore è separato dal generatore da un interruttore T il quale può assumere la posizione 1., aperto, quando il condensatore è scarico e 2, chiuso, in fase di carica. Fase di carica del condensatore Chiudendo il circuito la corrente giunge al condensatore che comincia la fase di carica la quale non avviene istantaneamente, ma in un tempo, più o meno breve, misurabile. Al primo istante le due armature del condensatore si trovano allo stesso potenziale, per cui il generatore eroga una corrente : I0=E/R. Un istante dopo sul condensatore si è già localizzata una piccola carica e ai suoi capi si può misurare una piccola tensione Vc . Con il passare del tempo condensatore si carica sempre di più , la tensione Vc aumenta e l'intensità della corrente va diminuendo; allo stesso modo diminuisce la tensione misurabile ai capi della resistenza R. Infatti i valori di Vc e Vr variano, nella fase di carica, uno rispetto all'altro, in modo che la loro somma sia costante ed uguale alla f.e.m. generata da G. Il fenomeno si esaurisce quando la tensione Vc eguaglia la f.e.m. del generatore G, allora anche la corrente diventa nulla; a questo punto tutta la tensione è localizzata nel condensatore e