Istituto Tecnico Industriale Statale “E.Fermi” Francavilla Fontana
OBIETTIVO: RILEVARE SPERIMENTALMENTE I DIAGRAMMI DI CARICA E
DI SCARICA DI UN CONDENSATORE ATTRAVERSO UNA RESISTENZA R
Il condensatore è un elemento dei circuiti elettrici.
Il condensatore è costituito da due pezzi di materiale conduttore separati da un
isolante.
Come conduttore si utilizza l’alluminio perché è leggero.
Si dice armatura uno dei due pezzi di materiale conduttore.
L'isolante può essere la carta, materiale plastico, ceramica oppure l'aria.
Il condensatore lo consideriamo un componente per il fatto che è in grado di
accumulare e conservare le cariche elettriche, cioè il condensatore resta carico
anche quando noi stacchiamo la batteria.
Un circuito avente un condensatore è il seguente:
Si definisce capacità la proprietà di un condensatore di conservare una carica
elettrica e la indichiamo con la lettera C.
Unità di misura della capacità è il Farad che indichiamo con la lettera F.
Siccome il Farad è molto grande e non si riesce a costruire si usano i sottomultipli:
mF (millifarad) = 1 x 10-3 F
μF (microfarad)= 1 x 10-6 F
ηF (nanofarad) = 1 x 10-9 F
pF (picofarad) = 1 x 10-12 F
Per aumentare la capacità di un condensatore occorre aumentare la superficie delle
armature oppure bisogna ridurre lo spessore dell’isolante.
La legge fondamentale dei condensatori è:
Q=CxV
Alunno: Maranò Davide
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Dove Q è la carica immagazzinata nel condensatore e si misura in Coulomb, C è la
capacità del condensatore e si misura in Farad e V è la tensione e si misura in Volt.
Carica di un condensatore
Caricare un condensatore vuol dire collegarlo ad un generatore di tensione.
Il resistore R non si può togliere in quanto tiene conto della resistenza dei fili di
collegamento.
Il condensatore non si carica immediatamente ma impiega un certo tempo per
caricarsi.
Il tempo impiegato per caricarsi dipende da prodotto R x C: più grande e la capacità
più tempo impiega il condensatore per caricarsi e più grande è il valore della
resistenza più tempo impiega il condensatore per caricarsi.
Volendo rappresentare su di un diagramma come varia la tensione ai capi del
condensatore al variare del tempo, otteniamo:
Questo diagramma ci mostra come il condensatore non si carica subito ma
inizialmente ha una tensione zero, poi col passar del tempo la tensione cresce
seguendo una curva di tipo esponenziale avvicinandosi sempre di più al valore
massimo E0 ma non raggiungendolo mai.
Una curva si dice esponenziale quando nell'equazione matematica compare il
numero di Nepero.
Il numero di Nepero che si indica con la lettera e è un numero fisso:
e = 2,71828182845904590
Alunno: Maranò Davide
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La corrente invece ha un valore massimo all'istante iniziale ed è: E0/R e poi al passar
del tempo il condensatore si carica e la corrente diminuisce senza però raggiungere
mai il valore 0.
Scarica di un condensatore
Per scaricare un condensatore basta inserire in parallelo una resistenza R secondo il
seguente circuito:
Appena inseriamo la resistenza R la tensione ai capi del condensatore all'istante
iniziale assume il massimo valore ed è E0 e decresce col passare del tempo senza
però raggiungere mai il valore 0.
Alunno: Maranò Davide
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La corrente invece inizialmente ha il valore massimo di -E0/R e poi diminuisce nel
tempo senza però raggiungere mai il valore 0.
Abbiamo collegato l’amperometro e il voltmetro in questo modo e abbiamo rilevato
i valori della tensione e della corrente durante la fase di carica e scarica:
Alunno: Maranò Davide
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TABELLA PER LA CARICA E LA SCARICA:
CARICA
T[s]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
SCARICA
V[v]
T[s]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0
2,60
3,12
3,48
3,77
4,02
4,22
4,38
4,51
4,61
4,70
4,75
4,82
4,86
4,90
4,92
4,94
4,96
4,97
4,98
4,99
V[v]
4,99
3,80
3,14
2,55
2,04
1,63
1,32
1,05
0,84
0,67
0,52
0,43
0,35
0,29
0,22
0,18
0,14
0,11
0,09
0,07
0,06
Osservazioni
Possiamo affermare che la carica e la scarica di un condensatore attraverso una
resistenza R è perfettamente riuscita poiché tutti i valori ottenuti possono essere
considerati attendibili.
Alunno: Maranò Davide
