Definizione di a capacità di i condensatori
Un bicchieru chjucu pò cuntene un pocu d'acqua, mentre chì un bicchieru grande pò cuntene più acqua. Più grande hè u vulume di vetru, più acqua pò esse cuntenuta. Cusì, ogni bicchieru hà a capacità o a dimensione di a capacità di cuntene acqua. Cum'è u vetru, i condensatori ponu ancu almacenà e cariche elettriche è l'energia putenziale elettrica. A capacità di u condensatore di almacenà a carica elettrica è l'energia putenziale elettrica hè chjamata capacità.
Fattori chì influenzanu a capacità
A dimensione di a capacità di u vetru di cuntene acqua hè determinata da u vulume di u vetru. È i condensatori, chì determina a dimensione di a capacità di u condensatore di almacenà a carica elettrica ?
A figura à fiancu mostra un condensatore simplice custituitu da duie piastre cunduttori separate da una certa distanza. Prima di cunnette à una fonte di tensione, cum'è una batteria, e duie piastre ùn sò micca caricate elettricamente. Dopu, una di e piastre hè cunnessa à u polu pusitivu di a batteria è l'altra piastra hè cunnessa à u polu negativu di a batteria per mezu di un cavu.
Dopu avè cunnessu à u polu pusitivu di a batteria, a carica pusitiva di a batteria attira elettroni carichi negativamente nantu à a piastra in modu chì l'elettroni si movenu versu u polu pusitivu di a batteria. Questu face chì e piastre mancanu di elettroni (carica negativa) è di protoni in eccessu (carica pusitiva) in modu chì e piastre diventanu caricate pusitivamente.
Dopu esse stata cunnessa à u polu negativu di a batteria, a carica pusitiva nantu à a piastra attrae elettroni carichi negativamente nantu à u polu negativu di a batteria in modu chì l'elettroni si movenu versu a piastra. Questu face chì a piastra sovraccarichi l'elettroni in modu chì a piastra diventi carica negativamente. U prucessu di spustamentu di l'elettroni trà e piastre è e batterie 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 si aumenta a carica elettrica nantu à e duie piastre conduttrici ? In altre parolle, chì si deve fà per trasferisce l'elettroni da è versu u polu pusitivu di a batteria ? U spustamentu di l'elettroni si verifica solu quandu a differenza di putenziale elettricu trà i dui poli di a batteria hè più grande di a differenza di putenziale elettricu trà i dui cunduttori. Per chì l'elettrone si mova di novu in modu chì a carica elettrica in ogni piastra conduttrice aumenti, a batteria aduprata hè rimpiazzata da un'altra fonte di tensione chì hà una differenza di putenziale elettricu più grande. U spustamentu di l'elettroni si ferma quandu a differenza di putenziale in a fonte di tensione hè uguale à a differenza di putenziale di u condensatore. Dunque, se a differenza di putenziale in a fonte di tensione hè più grande di, 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 in ogni piastra conduttrice, più grande hè a differenza di putenziale elettricu trà e duie piastre conduttrici. Cusì, a carica elettrica (Q) hè proporzionale à a differenza di putenziale elettricu (V). A relazione trà una carica elettrica è una differenza di putenziale elettricu hè indicata in u seguente paragone:
Q α V
I paraguni sopra sò cunvertiti in equazioni aghjunghjendu a costante C:
Q = CV o C = Q / V
Q = carica elettrica (Coulomb), V = differenza di putenziale elettricu o tensione (Volt), C = costante chì hè chjamata capacità di u condensatore.
U valore di a capacità ùn dipende micca da a carica elettrica è da a tensione elettrica, 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 u tema di u condensatore à piastre parallele. In u tema, si suppone chì trà i dui cunduttori ci sia un vacuum.
A capacità di un condensatore dipende ancu da a natura di u materiale chì si trova trà e duie piastre conduttrici. U materiale chì si trova trà e duie piastre conduttrici hè chjamatu dielettricu. A capacità di i condensatori chì anu dielettrici hè discussa in prufundità in u tema di e custanti dielettriche.
Unità di capacità
L'unità di carica elettrica hè u Coulomb è l'unità di differenza di putenziale elettricu hè u Volt, dunque questu hè 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.
Supponemu chì un condensatore chì hà un valore di 2 Farad significa 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. Se a batteria di 12 Volt hè cunnessa à u condensatore, una di e piastre conduttrici caricate elettricamente hè Q = CV = (2) (12 Volt) = +24 Coulomb mentre l'altra piastra conduttrice hè -24 Coulomb.
Attenti, u Farad hè una unità di capacità enorme, dunque hè generalmente adupratu cum'è una unità più chjuca, vale à dì microfarad abbreviatu cum'è μF (10-6 Farad ) o picofarad abbreviatu cum'è pF (10-12 Farad ). Calculi matematichi per dimustrà chì u Farad hè una unità gigante, discussi in u tema di u condensatore à piastre parallele.
