Il Condensatore - "I componenti elettronici"

Cos’è il Condensatore?

“I componenti elettronici” – Il Condensatore

La comprensione della funzionalità dei componenti elettronici è essenziale per conoscere l’elettronica ed è utile nella progettazione di un circuito elettronico o in sua riparazione.

Ti parlerò dei cinque componenti elettronici più comuni le Resistenze (o Resistori), i Condensatori, i Diodi, i Transistor e i Circuiti integrati.

In questo articolo ti parlerò dei Condensatori.

Iniziamo.

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Cos’è un Condensatore

La funzione principale di un condensatore è di immagazzinare energia elettrica sotto forma di cariche elettrostatiche.

Un condensatore immagazzina come un serbatoio la quantità di cariche in eccesso e le rilascia all’occorrenza per mantenere costante il livello di carica nel circuito.

In genere viene utilizzato per:

Immagazzinare una carica:

Utilizzato in applicazioni ad alta velocità ed alta potenza, ad esempio in un laser o in un flash di una fotocamera.

Il condensatore viene caricato completamente dal circuito, dopodiché tutta l’energia immagazzinata verrà rilasciata e utilizzata quasi istantaneamente.

Bloccare la tensione continua:               

Se una tensione c.c. è collegata in serie a un condensatore, quest’ultimo si caricherà istantaneamente e nessuna tensione CC passerà nel resto del circuito.

Invece con una tensione c.a. fluirà in modo continuo attraverso il condensatore, perché quest’ultimo si caricherà e scaricherà.

Per eliminare le ondulazioni:

Utilizzato per il filtraggio, l’elaborazione dei segnali e progetti simili.

Se la tensione c.c. non è perfettamente livellata, ma presenta delle ondulazioni, dei picchi o del “rumore“, il condensatore spiana, livella la tensione assorbendo i picchi.

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Come è fatto un condensatore

Un condensatore è costituito da due piastre di metallo separate da un dielettrico.

Il dielettrico è un materiale che non conduce elettricità e fa in modo che le piastre non entrino in contatto.

È un materiale che varia per i diversi tipi di condensatore.

Gli elettroni vengono immagazzinati su una piastra e vengono scaricati attraverso l’altra.

Un esempio di condensatore naturale è il nostro pianeta.

Il cielo è una piastra, la terra è l’altra piastra, l’aria è il dielettrico e i fulmini sono la carica che passa da una piastra all’altra.

Comunque, considera che non tutti i condensatori sono uguali.                  

  • Differenze tra i condensatori:

Esistono condensatori polarizzati e non polarizzati.

Come è fatto un condensatore

I polarizzati devono essere inseriti in un circuito rispettando un verso di inserimento, mentre i condensatori non polarizzati possono essere inseriti con qualunque orientamento, senza mutare la funzione elettrica.

Un classico condensatore polarizzato è il condensatore elettrolitico.        

I condensatori elettrolitici sono polarizzati e hanno un segno visibile che indica il polo negativo.

I condensatori elettrolitici

Nei condensatori SMD (a montaggio superficiale) il segno si trova sul lato del positivo.

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L’unità di misura di un condensatore

L’unità di misura è il Farad (F).

Un condensatore da 1 Farad può immagazzinare 1 Coulomb di carica a 1 Volt, ovvero 1 Ampere al secondo di elettroni a 1 Volt.

Un Farad è una quantità molto grande.

I condensatori immagazzinano quantità molto inferiori, per tale ragione la capacità dei condensatori è espressa in µF (microfarad), in nF (nanofarad) e in pF (picofarad).

µF = 1 x 10-6 F

nF = 1 x 10-9F

pF = 1 x 10-12F        

La dimensione fisica di un condensatore è dovuta al materiale utilizzato come dielettrico ed alla sua capacità di carica.

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Come si legge il valore di un condensatore

Su alcuni condensatori, ad esempio gli elettrolitici, il valore è facilmente leggibile, è praticamente scritto.

Come si legge il valore di un condensatore

La capacità di questi condensatori è sempre indicata in µF.

Per i condensatori viene, anche, utilizzata una semplice “codifica” per indicare il valore.

Le prime due cifre del codice indicano un valore numerico, mentre l’ultima cifra rappresenta il moltiplicatore.

Il condensatore - Le prime due cifre del codice

Ad esempio se leggiamo il valore 104, questo condensatore avrà come valore 100nF:

104 : 10 x 10000 = 100.000pF = 100nF = 0.1µF

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Condensatori in serie

Il calcolo della capacità dei condensatori in serie e in parallelo è sostanzialmente l’inverso del calcolo delle resistenze in serie e parallelo.

Condensatori in serie

Per calcolare la capacità totale dei condensatori in serie si utilizza questa semplice equazione:

Ct = 1 / ((1/C1) + (1/C2) + (1/C3) + … )

Questa stessa formula può essere utilizzata per qualsiasi numero di condensatori in serie.

Facciamo un esempio:

con C1 di 100 µF, C2 di 47 µF e C3 di 1000µF, la capacità totale Ct è di 30.982µF.

Ma i condensatori possono anche essere solo due.

Quando si hanno solo due condensatori in serie possiamo utilizzare anche questa formula.

Ct = (C1 x C2) / (C1 + C2)

Come puoi vedere, nei condensatori in serie le capacità non si sommano e la carica totale immagazzinata è minore.

Ma qual è il vantaggio?

Il vantaggio dei condensatori in serie è che aumenta la tensione di lavoro minima dei dispositivi.

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Condensatori in parallelo

Quando i condensatori vengono utilizzati in parallelo in un circuito la loro capacità si somma.

Condensatori in parallelo

Basterà quindi sommare i valori dei singoli condensatori per ottenere la capacità totale.

Ct = C1 + C2 + C3

Per esempio, se C1 fosse di 100 µF e C2 di 47 µF, la capacità complessiva sarebbe di 147 µF.

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Resistenze e Condensatori

I condensatori vengono utilizzati in combinazione con le resistenze per controllare i tempi di caricamento e scaricamento.

La resistenza influisce direttamente sul tempo necessario a caricare o scaricare un condensatore.

Maggiore è la resistenza e più tempo sarà necessario per caricare il condensatore.

Circuito R C
Semplice circuito RC per caricare un condensatore

Il tempo necessario affinché un condensatore si carichi completamente dipende dal valore del condensatore e della resistenza nel circuito.

grafico della costante di tempo T

La variabile T (chiamata costante di tempo) viene utilizzata per definire il tempo necessario al condensatore per caricarsi al 63,2% della sua capacità massima.

La costante di tempo viene calcolata con la formula seguente:

T=R*C                   

Nel prossimo articolo parleremo di un altro componente fondamentale in elettronica e in elettrotecnica : Il Diodo

I componenti elettronici: Il Diodo
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