Energia elettrica nei circuiti a condensatore: problemi e soluzioni
1. Determinare l' energia elettrica nel circuito mostrato nella figura sottostante (1 µF = 10⁻⁶ F)
Conosciuto :
Condensatore 1 (c1) = 3 µF 
Condensatore 2 (C 2 ) = 1 µF
Condensatore 3 (C 3 ) = 2 µF
Condensatore 4 (C 4 ) = 6 µF
Condensatore 5 (C 5 ) = 4 µF
Tensione elettrica (V) = 5 volt
Ricerca: Energia elettrica nei circuiti
soluzione:
Il condensatore equivalente:
Il condensatore 2 e il condensatore 3 sono collegati in parallelo . Il condensatore equivalente è:
C A = C 2 + C 3 = 1 + 2 = 3 µF
Il condensatore 1, il condensatore A e il condensatore 4 sono collegati in serie . Il condensatore equivalente è:
1/C B = 1/C 1 + 1/C A + 1/C 4 = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6
C B = 6/5 µF
Il condensatore B e il condensatore 5 sono collegati in parallelo. Il condensatore equivalente è:
C = C B + C 5 = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5.2 µF
C = 5.2 x 10⁻⁶ Farad
Energia elettrica nel circuito:
E = ½ CV 2 = ½ (5.2 x 10 -6 )(5 2 ) = (2.6 x 10 -6 )(25)
E = 65 x 10⁻⁴ Joule
2. Determinare l' energia elettrica nei circuiti dei condensatori mostrati nella figura sottostante (1 µF = 10⁻⁶ F )
Conosciuto :
Condensatore 1 (C1) = 4 µF 
Condensatore 2 (C 2 ) = 6 µF
Condensatore 3 (C 3 ) = 12 µF
Condensatore 4 (C 4 ) = 2 µF
Condensatore 5 (C 5 ) = 2 µF
Tensione elettrica (V) = 40 volt
Ricerca: Energia elettrica nei circuiti
soluzione:
Il condensatore equivalente:
I condensatori 1, 2 e 3 sono collegati in serie. Il condensatore equivalente è:
1/C A = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3 = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12
C A = 12/6 = 2 µF
Il condensatore 4 e il condensatore 5 sono collegati in serie. Il condensatore equivalente è:
1/C B = 1/C 4 + 1/C 5 = 1/2 + 1/2 = 2/2
C B = 2/2 = 1 µF
Condensatore A e condensatore B in parallelo. Il condensatore equivalente:
C = C A + C B = 2 + 1 = 3 µF
C = 3 x 10⁻⁶ Farad
Energia elettrica nei circuiti:
E = ½ CV 2 = ½ (3 x 10 -6 )(40 2 ) = (1.5 x 10 -6 )(1600)
E = 2400 x 10⁻⁶ = 2.4 x 10⁻³ Joule
3. Determinare l' energia immagazzinata nel circuito elettrico mostrato nella figura sottostante.
Conosciuto :
Condensatore 1 (C1) = 4 F 
Condensatore 2 (C 2 ) = 4 F
Condensatore 3 (C 3 ) = 4 F
Condensatore 4 (C 4 ) = 4 F
Condensatore 5 (C 5 ) = 2 F
Tensione elettrica (V) = 12 volt
Ricerca: Energia elettrica nei circuiti
soluzione:
Il condensatore equivalente:
I condensatori 1, 2 e 3 sono collegati in parallelo. Il condensatore equivalente è:
C A = C 1 + C 2 + C 3 = 4 + 4 + 4 = 12 F
Il condensatore 4 e il condensatore 5 sono collegati in parallelo. Il condensatore equivalente è:
C B = C 4 + C 5 = 4 + 2 = 6 F
Il condensatore A e il condensatore B sono collegati in serie. Il condensatore equivalente:
1/C = 1/C A + 1/C B = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 Farad
Energia elettrica nei circuiti:
E = ½ CV 2 = ½ (4)(12 2 ) = (2)(144)
E = 288 Joule
1. Domanda: Come viene immagazzinata l'energia in un condensatore?
Risposta: L'energia in un condensatore è immagazzinata nel campo elettrico tra le sue armature. Quando viene applicata una tensione a un condensatore, le cariche positive si accumulano su un'armatura e le cariche negative sull'armatura opposta, creando un campo elettrico.
2. Domanda: Qual è la formula per l'energia immagazzinata in un condensatore?
Risposta: L'energia (U) immagazzinata in un condensatore è data da �=12��2 dove C è la capacità e V è la tensione ai capi del condensatore.
3. Domanda: Cosa succede all'energia immagazzinata in un condensatore quando la tensione raddoppia?
Risposta: Poiché l'energia è proporzionale al quadrato della tensione (V²), quando la tensione raddoppia, l'energia quadruplica.
4. Domanda: Perché un condensatore carico può essere pericoloso anche se scollegato dalla sua fonte di alimentazione?
Risposta: Un condensatore carico può conservare l'energia immagazzinata anche quando è scollegato dalla sua fonte di alimentazione. Se un conduttore (o una persona) entra in contatto con i terminali, l'energia immagazzinata può essere rilasciata rapidamente, causando potenzialmente danni.
5. Domanda: Come cambia l'energia immagazzinata in un condensatore se la capacità viene dimezzata mantenendo costante la tensione?
Risposta: Se la capacità viene dimezzata e la tensione rimane costante, anche l'energia immagazzinata si dimezzerà, poiché l'energia è direttamente proporzionale alla capacità.
6. Domanda: Che ruolo svolge il materiale dielettrico in un condensatore?
Risposta: Il materiale dielettrico aumenta la capacità del condensatore riducendo il campo elettrico effettivo tra le piastre e impedisce anche la conduzione di carica tra le piastre.
7. Domanda: In un circuito con condensatori in serie, come si confronta la capacità totale con le singole capacità?
Risposta: In una configurazione in serie, l'inverso della capacità totale (1/C_totale) è la somma degli inversi delle singole capacità. Ciò significa che la capacità totale in una configurazione in serie è sempre inferiore alla capacità più piccola presente nella serie.
8. Domanda: Come si calcola la capacità totale di condensatori collegati in parallelo?
Risposta: Nel caso di condensatori in parallelo, la capacità totale è la somma delle singole capacità.
9. Domanda: Perché un condensatore blocca la corrente continua (CC) ma permette il passaggio della corrente alternata (CA)?
Risposta: Un condensatore blocca la corrente continua (CC) perché, una volta completamente carico, non può più fluire corrente. Con la corrente alternata (CA), invece, la tensione varia continuamente, causando la carica e la scarica del condensatore e permettendo quindi il passaggio di una corrente efficace.
10. Domanda: Cosa succede alla tensione di un condensatore se viene collegato a una batteria e poi scollegato prima di aver raggiunto la carica completa?
Risposta: Il condensatore manterrà la tensione che aveva al momento della disconnessione e non si caricherà ulteriormente a meno che non venga ricollegato a una fonte di alimentazione.
