Carica e scarica di un condensatore
Il circuito è il seguente:
Il segnale in uscita dal generatore è un’onda quadra, con tutti i valori positivi
(offset = Vmax/2), in modo far caricare il condensatore tramite la resistenza
quando il tasto è chiuso e farlo scaricare sulla resistenza quando il tasto è
aperto.
Sui due canali dell’oscilloscopio vengono inviate le tensioni prelevate dalle
sonde nei punti A e B. La tensione nel punto A è quella fornita dal generatore
mentre quella nel punto B è quella di carica e scarica del condensatore
Se sull’oscilloscopio vengono visualizzate le due tensioni
Carica del
condensatore
Segnale del
generatore
Scarica del
condensatore
In questa prova si può variare la frequenza dell’onda quadra del generatore e
notare come, al di sotto di certi valori, è difficile vedere la curva di carica, al
punto che i due segnali quasi coincidono.
Al contrario, se si aumenta la frequenza si può notare la difficoltà del
condensatore a caricarsi
Rilievo dello sfasamento
Con lo stesso circuito è possibile rilevare un altro fattore importante che aiuta
a comprendere meglio il comportamento del condensatore in regime alternato.
Infatti se al generatore di onda quadra viene sostituito un generatore do onda
sinusoidale (senza alcun offset, cioè simmetrica rispetto all’asse x del tempo) è
possibile visualizzare la tensione in uscita dal generatore, in fase con la
corrente del circuito, e quella sul condensatore che apparirà in ritardo. E’
pertanto possibile calcolare sullo schermo dell’oscilloscopio il ritardo introdotto
dal condensatore e da lì risalire all’angolo di sfasamento.
Tensione in uscita
dal generatore
Tensione sul
condensatore
Ritardo δ
(dettaglio)
In pratica: si misura il periodo T della sinusoide in secondi, si misura il ritardo
δ in secondi, si applica la proporzione:
T:360°=δ : sfasamento (in gradi).
Se si sostituisce 2π a 360° si ottiene lo sfasamento in radianti
Si può infine notare come l’ampiezza della tensione ai capi del condensatore
diminuisca con l’aumentare della frequenza del segnale del generatore. Questo
comportamento fa sì che il circuito RC si comporti come un filtro per le
frequenze elevate.
Se nel circuito precedente il condensatore viene sostituito con un induttore o,
come comunemente viene detto un’induttanza, si ottengono risultati diversi
che spiegano bene il comportamento di questo componente.
Segnale del
generatore
Fase di carica
dell’induttore
Fase di scarica
dell’induttore
Questo ciò che avviene quando il segnale emesso dal generatore è un’onda
quadra.
Tensione in uscita
dal generatore
Tensione ai capi
dell’induttore.
In questo caso, rispetto al circuito con il condensatore, la tensione ai capi
dell’induttore è in anticipo rispetto a quella del generatore che è, a sua volt, in
fase con la corrente circolante nel circuito.
Con gli stessi procedimenti visti per il circuito RC (con il condensatore) si
possono fare le misure per rilevare lo sfasamento nel circuito RL (con
induttore)
