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CONDENSATORI E
CIRCUITI
Un condensatore è costituito da 2 lastre piane ( armature ) parallele fra loro,
di materiale conduttore e che si trovano a una distanza molto piccola rispetto
alla loro estensione. Fra le lastre c’è materiale isolante; se la prima lastra si
carica uniformemente positivamente, la seconda sarà carica negativamente,
ma entrambe avranno la stessa quantità di carica.
La legge che regola la distribuzione della carica sulla superficie è il sigma ( )
che è la densità superficiale di carica e mette in evidenza l’uniformità della
carica sulla lastra. =
∆ Q
∆ S
Quando le due lastre si caricano, fra queste si crea una differenza di
potenziale.
La grandezza che mette in evidenza le caratteristiche di un condensatore è la
capacità , una costante che dipende dalle proprietà geometriche delle
armature. C=
Q
∆ V
Nei condensatori, il campo elettrico è generato da una superficie ed è E=
Il E all’esterno vale 0; all’interno vale
Modulo: formula; direzione: perpendicolare all’armatura; verso: dall’armatura +
a quella -.
I condensatori possono essere collegati:
- in serie : ai capi di ciascun C abbiamo diversa differenza di potenziale,
sulle lastre sarà presente la stessa quantità di carica,
C
eq
- in parallelo : ai capi stessa differenza di potenziale, sulle lastre diversa
quantità di carica, C
eq
All’interno di un conduttore le cariche si muovono fino a raggiungere
l’equilibrio, tale condizione si chiama Equilibrio elettrostatico.
I conduttori in equilibrio elettrostatico hanno 5 caratteristiche:
- Le cariche si distribuiscono sulla superficie esterna
- Le cariche si addensano nelle parti più curve
- All’interno del conduttore il campo elettrico è 0
- Sulla superficie il campo elettrico è perpendicolare ad essa
- La superficie del conduttore è una superficie equipotenziale.
Superficie equipotenziale: superfici in cui tutti i punti si trovano allo stesso
potenziale.
Il trasferimento di energia si verifica attraverso un circuito elettrico, cioè
l’insieme di elementi collegati tra loro da fili conduttori, attraverso i quali si
muovono le cariche elettriche, e connessi a un generatore di tensione , un
elemento che permette di generare la corrente. Ogni generatore di tensione ha
due estremità ( terminali ), una carica positivamente e quindi a potenziale
maggiore, e una carica negativamente e quindi a potenziale minore.
Le cariche del circuito si muovono quando esiste una differenza di potenziale
(∆V) ai suoi capi, mantenuta costante dal generatore di tensione.
La corrente elettrica è un moto ordinato di elettroni e, l’ intensità di corrente
elettrica è uguale al rapporto tra la quantità di carica che attraversa una
sezione trasversale di un conduttore in un intervallo di tempo e l’intervallo di
tempo stesso. I=
∆ Q
∆ T
. L’unità di misura è l’ ampere (A).
Come si muovono gli elettroni? Da punti di potenziale maggiore verso
punti di potenziale minore.
Esistono due tipi di collegamenti:
- Collegamento in serie -> quando gli elementi sono disposti uno
accanto all’altro e sono attraversati dalla stessa corrente. Per misurare la
quantità di corrente si usa l’amperometro che viene quindi collegato in
serie.
- Collegamento in parallelo -> hanno i terminali connessi tra loro e ai
capi la stessa differenza di potenziale. Lo strumento per misurare la
differenza di potenziale è il voltometro e viene collegato in parallelo.
La differenza di potenziale e la corrente sono legate attraverso le leggi di
Ohm , che dipendono dal tipo di conduttore.
1 ª legge di Ohm: i e ∆V sono direttamente proporzionali. La formula è i=
∆ V
R
dove R è la resistenza (una costante) e la sua unità di misura è ohm Ω
(volt/ampere). I conduttori che seguono questa legge sono detti conduttori
ohmici o resistori.
2 ª legge di Ohm: ci dice come la resistenza dipende dalle caratteristiche del
conduttore. R= e
l
A
; la “e” si chiama resistività e dipende dal materiale e
dalla temperatura del conduttore.
I resistori possono essere:
- In serie : attraversati dalla stessa corrente, ai capi di ciascun R vi è un
diverso ∆V.
- In parallelo : terminali collegati fra loro, ai capi la stessa ∆V, non sono
attraversati dalla stessa corrente.
In generale nei circuiti elettrici ci sono vari dispositivi connessi a un generatore
di tensione; per calcolare l’intensità di corrente che attraversa i dispositivi
