Principi di funzionamento e caratteristiche dei condensatori elettrici

Funzionamento del condensatore

Il condensatore è un’apparecchiatura capace di immagazzinare le cariche elettriche. Esso è composto da 2 armature fra le quali è interposto un materiale isolante chiamato dielettrico. Quando sulle armature viene applicata una differenza di potenziale, all’interno dell’isolante nascono delle cariche elettriche susseguenti alla formazione dei bipoli elettrici. Quando un atomo è immerso in un campo elettrico, perde il suo stato di carica elettrica neutra a causa delle forze a cui sono soggette il protone e l’elettrone; infatti il protone viene attratto dall’armatura carica negativamente del condensatore, mentre l’elettrone è attratto dall’armatura positiva.

Effetti dell'aumento di tensione

Quindi l’atomo dalla forma sferica, a causa delle forze di trazione a cui viene sottoposto, assume una forma ellissoidale ai cui vertici si trovano la carica positiva e la carica negativa. Pertanto viene a presentarsi non più un elemento neutro ma un elemento che presenta 2 cariche elettriche, chiamato pertanto Se si aumenta la tensione ai capi delle armature del condensatore, aumenterà di conseguenza anche l’intensità del campo elettrico e quindi anche le forze a cui sono sottoposte le cariche elettriche del bipolo.

Scarica elettrica distruttiva

Iterando l’aumento della tensione fra le armature, si arriverà al punto in cui le forze del campo elettrico sul bipolo saranno così forti da superare la forza di attrazione fra l’elettrone e il protone dell’atomo. La conseguenza di ciò è che, in seguito al venire meno delle forze di attrazione atomica, le cariche elettriche (protone ed elettrone) si muovono all’interno dell’isolante. Ciò significa che l’isolante non è più tale perché sede di passaggio di corrente elettrica; difatti si ricorda che un materiale è isolante quando non consente il passaggio di corrente elettrica.

Rigidità dielettrica e costante

Quando succede questo passaggio, si dice che la tensione elettrica applicata tra le armature, ha provocato una scarica elettrica distruttiva all’interno dell’isolante. Il valore di tensione oltre il quale avviene la scarica elettrica distruttiva all’interno dell’isolante viene detto “rigidità dielettrica” e la sua unità di misura è il Kv/mm.

La costante dielettrica rappresenta l’attitudine di un materiale isolante ad accumulare cariche elettriche, il che significa che più cariche elettriche accumula, maggiore sarà anche la sua rigidità dielettrica.

All’interno delle armature di un condensatore, fra le quali è applicata una differenza di potenziale elettrica, nasce il campo elettrico.

Una carica elettrica lasciata libera di muoversi tra le armature percorre una linea retta che va perpendicolarmente da un’armatura ad un’altra; tale linea è chiamata linea di forza e l’insieme di queste linee è denominato Esistono vari tipi di condensatori e sono:

Capacità e unità di misura

Per capacità di un condensatore si intende la quantità di cariche elettriche accumulate per ogni Volt di differenza di potenziale elettrico. La capacità si calcola con le seguenti formule:

L’unità di misura della capacità è il Microfarad e questo perché, volendo utilizzare il Farad, bisognerebbe far riferimento ad un condensatore sferico che abbia le dimensioni quasi pari a quelle del nostro pianeta Terra.