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Concetti Chiave

  • Un condensatore è un dispositivo che immagazzina temporaneamente carica elettrica, con vari tipi esistenti, incluso il condensatore piano.
  • Nel condensatore piano, cariche in eccesso si dispongono sulla superficie esterna dei conduttori, creando una schermatura elettrostatica.
  • Una gabbia di Faraday è una cavità in un conduttore con apertura, isolata dai campi elettrici esterni tramite una trama di fili metallici.
  • Il condensatore piano è costituito da due lastre parallele con un campo elettrico tra di esse, mentre all'esterno il campo è nullo.
  • Tensione e carica in un condensatore sono proporzionali, con capacità misurata in Farad, influenzando l'energia potenziale immagazzinata.

Un condensatore è un dispositivo che è in grado di immagazzinare per brevi periodi di tempo una certa quantità di carica elettrica. Di condensatori ne esistono di diversi tipi, oggi andremo ad analizzare il condensatore piano.

Il condensatore piano

Le cariche in eccesso all'interno di un conduttore carico isolato si dispongono sulla sua superficie esterna, in quanto le cariche dello stesso segno, respingendosi, sono libere di muoversi nel conduttore e tendono quindi ad allontanarsi il più possibile tra di loro.

Grazie a questa proprietà del campo elettrico, si può facilmente realizzare una schermatura elettrostatica, ovvero considerare una regione di spazio dentro ad una cavità di un conduttore e fare in modo che questa sia libera da campi elettrostatici.
Nel caso che questa cavità non sia completamente racchiusa dal conduttore, ma presenti invece delle aperture verso l'esterno, nonostante sia completamente isolata da campi elettrici esterni, allora si tratta della gabbia di Faraday, e si può realizzare attraverso una trama di fili metallici.
Il condensatore piano è un dispositivo formato da due armature,ovvero due lastre piane e parallele. All'esterno di esso il campo elettrico è nullo, nonostante la carica
[math] Q [/math]
sulle armature, tra le quali invece è presente un campo elettrico. Per caricare le armature, una delle due viene connessa a terra e sull'altra viene trasferita una carica
[math]Q^{+}[/math]
, cosi che nella prima si accumuli una carica indotta
[math]Q^{-}[/math]
e che fra le due si stabilisca una tensione.
Tensione e carica in un condensatore sono direttamente proporzionali: infatti
[math] Q = C \Delta V [/math]
, dove
[math] C [/math]
è la capacità, ovvero la costante di proporzionalità, che si misura in Farad (F). Dalla capacità dipende l'energia immagazzinata in un condensatore: infatti per caricare un condensatore scarico si deve compiere un lavoro che viene immagazzinato come energia potenziale elettrica
[math]U[/math]
nel campo elettrico tra le due armature. Quando la tensione tra le armature vale
[math]V[/math]
, l'energia potenziale elettrica immagazzinata in un condensatore vale
[math] U = \frac{1}{2} CV^2 [/math]
.

Domande da interrogazione

  1. Che cos'è un condensatore piano e come funziona?
  2. Un condensatore piano è un dispositivo formato da due armature piane e parallele. All'esterno, il campo elettrico è nullo, ma tra le armature è presente un campo elettrico. Una delle armature viene connessa a terra e l'altra viene caricata, stabilendo una tensione tra le due.

  3. Come si realizza una schermatura elettrostatica con un condensatore?
  4. Grazie alla disposizione delle cariche sulla superficie esterna di un conduttore carico, si può creare una schermatura elettrostatica, isolando una regione di spazio dai campi elettrostatici esterni, come avviene nella gabbia di Faraday.

  5. Qual è la relazione tra tensione, carica e capacità in un condensatore?
  6. La carica [math] Q [/math] e la tensione [math] \Delta V [/math] in un condensatore sono direttamente proporzionali, descritte dalla formula [math] Q = C \Delta V [/math], dove [math] C [/math] è la capacità. L'energia immagazzinata è data da [math] U = \frac{1}{2} CV^2 [/math].

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