Capisce a capacità
Un bicchieru chjucu pò cuntene una piccula quantità d'acqua potabile, mentre un bicchieru grande pò cuntene di più. Più grande hè u bicchieru, più acqua pò cuntene. Cusì ogni bicchieru hà una capacità, o una misura di a so capacità di cuntene acqua. Cum'è i bicchieri, i condensatori anu ancu a capacità di almacenà carica elettrica è energia putenziale elettrica. A capacità di un condensatore, o a misura di a capacità di un condensatore di almacenà carica elettrica è energia putenziale elettrica, hè chjamata capacità.
Fattori chì influenzanu a capacità
A dimensione di a capacità di un bicchieru di cuntene acqua hè determinata da u so vulume. È chì ne hè di i condensatori ? Chì determina a dimensione di a capacità di un condensatore di almacenà una carica elettrica ?
A figura quì sottu mostra un condensatore simplice custituitu da duie piastre conduttrici separate da una certa distanza. Prima di esse cunnessu à una fonte di tensione, cum'è una batteria, e duie piastre sò scariche. Dopu, una piastra hè cunnessa à u terminale pusitivu di a batteria è l'altra à u terminale negativu aduprendu fili.
Dopu esse stata cunnessa à u terminale pusitivu di a batteria, a carica pusitiva in a batteria attrae l'elettroni carichi negativamente nantu à a piastra, pruvucendu li à spustassi versu u terminale pusitivu di a batteria. Questu face chì a piastra abbia una carenza d'elettroni (carica negativa) è un eccessu di protoni (carica pusitiva), risultendu in una carica pusitiva.
In listessu modu, dopu avè cunnessu a piastra à u terminale negativu di a batteria, a carica pusitiva nantu à a piastra attrae l'elettroni carichi negativamente nantu à u terminale negativu di a batteria, pruvucendu u muvimentu di l'elettroni versu a piastra. Questu face chì a piastra abbia un eccessu di elettroni, rendendola carica negativamente.
U prucessu di trasferimentu di elettroni trà e piastre è a batteria si ferma dopu chì a differenza di putenziale trà e duie piastre hè uguale à a differenza di putenziale trà i dui poli di a batteria.
Cumu pò aumentà a carica elettrica nantu à e duie piastre conduttrici ? In altre parolle, chì si deve fà per fà torna u trasferimentu di l'elettroni ? U trasferimentu di l'elettroni si faci solu quandu a differenza di putenziale elettricu trà i dui poli di a batteria hè più grande di a differenza di putenziale elettricu trà e duie piastre conduttrici. Per chì u trasferimentu di l'elettroni si faci di novu in modu chì a carica elettrica nantu à ogni piastra conduttrice aumenti, a batteria aduprata hè rimpiazzata da un'altra batteria o un'altra fonte di tensione chì hà una differenza di putenziale elettricu più grande. U trasferimentu di l'elettroni si ferma quandu a differenza di putenziale di a fonte di tensione hè uguale à a differenza di putenziale di u condensatore, dunque se a differenza di putenziale di a fonte di tensione hè più grande, a differenza di putenziale di u condensatore hè ancu più grande.
Basatu annantu à a rivista sopra, si pò cunclude chì più grande hè a carica elettrica almacenata nantu à ogni piastra conduttrice, più grande hè a differenza di putenziale elettricu trà e duie piastre conduttrici. Dunque, a carica elettrica (Q) hè proporzionale à a differenza di putenziale elettricu (V). A relazione trà a carica elettrica è a differenza di putenziale elettricu hè espressa in a seguente proporzionalità:
Q α V
A proporzionalità sopra hè cunvertita in una equazione aghjunghjendu a costante di proporzionalità C:
Q = CV o C = Q / V
Descrizzione: Q = carica elettrica (Coulomb), V = differenza di putenziale elettricu o tensione elettrica (Volt), C = costante di proporzionalità, chjamata capacità di u condensatore.
U valore di capacità ùn dipende micca da a carica elettrica è da a tensione, ma dipende da a forma è da a dimensione di a piastra conduttrice. A prova matematica chì a capacità dipende da a forma è da a dimensione di a piastra conduttrice hè spiegata in l'articulu nantu à i tipi di condensatori basati nantu à a forma di a piastra conduttrice, vale à dì condensatore à piastre parallele, condensatore cilindricu Cristescu condensatore sfericuIn questu articulu, si suppone chì trà i dui pezzi cunduttori ci sia un vacuum.
A capacità di un condensatore dipende ancu da e proprietà di u materiale trà e duie piastre conduttrici. U materiale trà e duie piastre conduttrici hè chjamatu dielettricuA capacità di un condensatore chì hà un dielettricu hè rivista in prufundità in l'articulu nantu à costante dielettrica.
Unità di capacità
L'unità di carica elettrica hè u Coulomb è l'unità di differenza di putenziale elettricu hè u Volt, dunque basatu annantu à l'equazione di capacità sopra, l'unità di capacità hè u Coulomb per Volt (C/V), chjamatu ancu Farad (F) chì vene da u nome di u scientistu britannicu Michael Faraday (1791-1867). Dunque 1 Farad = 1 Coulomb/Volt.
Per esempiu, un condensatore hà un valore di 2 Farad, vale à dì chì u condensatore immagazzina una carica elettrica di +2 Coulomb nantu à una di e piastre conduttrici è -2 Coulomb nantu à l'altra piastra conduttrice, induve e duie piastre conduttrici anu una differenza di putenziale di 1 Volt. Sè una batteria di 12 Volt hè cunnessa à u condensatore, una di e piastre conduttrici avarà una carica elettrica di Q = CV = (2)(12 Volt) = +24 Coulomb mentre l'altra piastra conduttrice avarà una carica di -24 Coulomb.
Ci vole à nutà chì u Farad hè una unità di capacità assai grande, dunque di solitu si usa una unità più chjuca, vale à dì u microFarad, abbreviatu cum'è μF (10-6 Farad) à picoFarad abbreviatu pF (10-12 Farad). I calculi matematichi per mustrà chì u Farad hè una unità assai grande sò discussi in esempiu di dumande nantu à i condensatori à piastre parallele.
