Carica di un condensatore
Non mi risulta chiaro il processo fisico della carica di un condensatore. Mi spiego: chiudendo un condensatore inizialmente scarico su di un generatore di tensione, ad esempio costante, il generatore comincerà ad addensare ai morsetti del condensatore una carica positiva e una negativa generando così una corrente lungo il circuito stesso. Ma perchè ciò avviene?
Forse per il fatto che, pur rappresentando il condensatore un aperto per il flusso di cariche, a causa del fenomeno dell’induzione elettrostatica secondo cui una variazione di carica dq su di un’armatura provoca una variazione – dq sull’altra, è come se venisse attraversato da una corrente permettendo così un collegamento elettrico tra il filo di andata e quello di ritorno fintantoché perduri il pompaggio di carica da parte del generatore? Oppure per il fatto che, all'atto della chiusura dell'interruttore, essendo il regime variabile (le armature del condensatore passano infatti da una tensione nulla a una tensione pari a quella propria del morsetto del generatore a cui sono collegate), tra le armature del condensatore si innesca una corrente di spostamento?
12 gennaio 2005
È possible dare del fenomeno in questione la seguente descrizione.
Siano A e B i due elettrodi della pila (in generale del generatore di differenza di potenziale continua).
Sia V(A) > V(B).
Siano C1 e C2 le due armature del condensatore.
Partiamo da una situazione iniziale in cui sono collegate tra di loro e quindi hanno lo stesso potenziale V1 = V2. Siccome lo zero del potenziale non è rilevante poniamo V1 = V2 = 0.
Sia inoltre la situazione di partenza tale che V(A) > 0 > V(B).
Disconnetto C1 da C2, connetto C1 con A tramite un conduttore a resistenza finita e connetto C2 con B tramite un conduttore a resistenza finita.
Data la differenza di potenziale (ddp) ai loro estremi, c'è una corrente nei due conduttori (chi porta, microscopicamente, le cariche non è rilevante in questa descrizione).
Mentre le cariche positive giungono in C1, il potenziale V1 si alza e la ddp diminuisce. Il potenziale di C1, però, non dipende solo dalle sue cariche, ma anche da quelle circostanti e, siccome si ha pure un accumulo di cariche negative su C2, il potenziale di C1 aumenta più lentamente, a parità di carica ricevuta, di quanto aumenterebbe se C1 fosse sola.
Più C2 è vicina a C1 più lento è l'aumento. Questo è di solito espresso dicendo che la capacità del condensatore aumenta quando le due armature si avvicinano. È ovvio che quando si arriva a V1 = V(A) e V2 = V(B) il processo si ferma (idealmente mai poiché la variazione nel tempo di V1-V(A) è proporzionale alla corrente che è proporzionale a V1-V(A)).
La corrente di spostamento ha un ruolo fondamentale negli effetti magnetici, ma in questo caso, semplice, si può fare tutta la descrizione senza chiamarla esplicitamente in causa.
Giorgio Calucci
Dipartimento di Fisica Teorica, Università di Trieste
