Il senso di condensatori

fisica060929
Ho studiato i condensatori a scuola, ho visto che succede nel loro interno, ho visto le formule che governano la sua struttura, ma in tutto ciò non ho ancora capito cosa serve un condensatore?! Lo so che è fondamentale, ma in sostanza, mettere un condestatore in un circuito o no che gran differenza fa?
Barbara Lerici
22 luglio 2006
Un condensatore è una specie di contenitore in cui si riversa carica elettrica, e come tutti i contenitori richiede tempo per essere riempito. Nei circuiti elettrici si utilizzano altri elementi circuitali per regolare la velocità con cui avviene il riempimento, e molto spesso si usa una resistenza. Il circuito più semplice che si può costruire è quello in cui si utilizza un generatore di tensione e si mettono in serie una resistenza ed un condensatore, come nel diagramma qui sotto:

In questo caso si può dimostrare che se il condensatore è inizialmente scarico, e il generatore ha una tensione costante, dopo che è passato il tempo t dall'inserimento del condensatore nel circuito, la tensione ai capi del condensatore è

La figura sequente mostra il grafico di questa legge di carica del condensatore (la linea orizzontale tratteggiata mostra il livello massimo di carica ottenibile)
La quantità RC (prodotto della resistenza per la capacità), che è il parametro che caratterizza la curva mostrata nella figura, si misura in secondi ed è il tempo caratteristico di carica del condensatore.

Dunque il condensatore si carica con una certa legge che dipende sia da quanto è grande il condensatore (questo è espresso dalla sua capacità C), sia da quanto è grande la resistenza R, e il circuito si comporta come una specie di temporizzatore. Ad esempio, se mettiamo in cascata un altro circuito che può cominciare a funzionare solo se la tensione ai capi del condensatore raggiunge l'80% di V0 , allora prima che il circuito possa funzionare dobbiamo aspettare per un tempo t80% che corrisponde alla soluzione dell'equazione

. Questa equazione si può riscrivere nella forma
, e quindi, prendendo il logaritmo naturale di entrambi i lati dell'equazione, si ottiene
, e infine
. L'espressione che abbiamo trovato ci mostra che semplicemente prendendo valori diversi di R o di C possiamo allungare o accorciare il tempo di attesa.

Le caratteristiche di temporizzazione associate ai condensatori sono estremamente utili in innumerevoli circuiti, ma ci si potrebbe chiedere come mai non vengano utilizzate con uguale frequenza anche le induttanze, che sono in relazione molto stretta con i condensatori. La risposta è che i condensatori sono molto più facili da costruire e da utilizzare, e occupano molto meno spazio, e sono quindi più adatti alle apparecchiature di dimensioni sempre più ridotte in uso oggi. Talvolta sembrerebbe impossibile fare a meno di induttanze in alcuni circuiti, ma utilizzando amplificatori operazionali, resistenze e condensatori è possibile simulare il funzionamento delle induttanze, e si possono quindi eliminare del tutto questi componenti così scomodi da usare.

Edoardo Milotti Dipartimento di Fisica, Università di Trieste

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