Cos’è il Condensatore?
“I componenti elettronici” – Il Condensatore
- Cos’è?
- Come è fatto?
- L’unità di misura di un condensatore
- Come si legge il valore di un condensatore
- Condensatori in serie
- Condensatori in parallelo
- Resistenze e Condensatori
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.
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.
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.
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.
Nei condensatori SMD (a montaggio superficiale) il segno si trova sul lato del positivo.
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.
Come si legge il valore di un condensatore
Su alcuni condensatori, ad esempio gli elettrolitici, il valore è facilmente leggibile, è praticamente scritto.
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.
Ad esempio se leggiamo il valore 104, questo condensatore avrà come valore 100nF:
104 : 10 x 10000 = 100.000pF = 100nF = 0.1µF
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.
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.
Condensatori in parallelo
Quando i condensatori vengono utilizzati in parallelo in un circuito la loro capacità si somma.
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.
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.
Il tempo necessario affinché un condensatore si carichi completamente dipende dal valore del condensatore e della resistenza nel circuito.
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