Lasciati a se stessi, due cariche elettriche con lo stesso nome non vogliono avere niente a che fare l'una con l' altra. Volano il più velocemente possibile. Quindi, se le particelle sono costrette a muoversi l'una verso l' altra (e questo accade, ad esempio, quando accumulano una carica), esse resistono in ogni modo possibile e per aumentare la densità di concentrazione di carica nel conduttore, una certa energia deve essere speso.
In uno stato statico, questa energia non viene utilizzata e va irrimediabilmente persa. Viene immagazzinato come un campo elettrico - una sorta di tensione nello spazio tra le particelle cariche - fino a quando la concentrazione delle cariche non diminuisce e queste riacquistano la capacità di muoversi liberamente.
In questo caso, le cariche utilizzano l'energia accumulata dall'elettricitàcampo per acquisire accelerazione nel suo percorso.
Un condensatore è un componente del circuito elettrico specificamente progettato per immagazzinare un campo elettrico.
L'energia del campo elettrico di un condensatore è alla base del suo utilizzo in numerosi dispositivi elettrici ed elettronici.
Una logica semplice impone che un condensatore caricato a una tensione di V richiederà QV joule di energia per raggiungere un nuovo stato, e questo valore è precisamente l'energia del campo elettrico del condensatore, immagazzinato in esso e pronto per usa.
Purtroppo il buon senso qui fallisce. Solo perché ti senti bene dopo aver bevuto una birra, non significa che ti sentirai esattamente due volte più bene dopo aver bevuto la seconda.
Infatti, man mano che le cariche si avvicinano, resistono sempre più ferocemente. Ovviamente qui si tratta di un processo non lineare.
Vediamo come viene determinata l'energia del campo elettrico di un condensatore sulla base di un semplice esperimento.
È noto che la corrente è definita come la velocità con cui si muove la carica. Pertanto, se si collega il condensatore a una sorgente di corrente stabilizzata, la carica Q si accumulerà sulle piastre a una velocità costante.
Supponiamo di prendere un condensatore scarico e di collegarlo a un alimentatore che fornisca una corrente di carica costante I.
La tensione sul condensatore parte da zero e aumentalinearmente fino a quando il condensatore non è completamente carico. Dopo di che si ferma. Chiamiamo questo valore la tensione massima V.
La tensione media ai capi del condensatore durante la carica è (V/2) e la potenza media, rispettivamente, è I(V/2). Il condensatore è stato caricato in un tempo T secondi, quindi l'energia del campo elettrico del condensatore immagazzinata nel processo di carica è TI (V/2).
W=1/2QV=1/2CV
Nonostante l'esistenza di un numero enorme di dimensioni, il dispositivo del condensatore non è molto vario.
La maggior parte è composta da due piastre parallele separate da un dielettrico. A volte, per risparmiare spazio, questo panino viene arrotolato come un rotolo. E in alcuni casi hanno diversi livelli, collegati in un certo modo.
Calcolare la capacità di un condensatore costituito da due piastre metalliche, di dimensioni fisiche note, di solito non è difficile, così come calcolare la capacità risultante quando i condensatori sono collegati in serie o in parallelo.
