Un condensatore è un sistema costituito da due conduttori (armature) posti ad un distanza molto piccola rispetto alle loro dimensioni e separati tra loro dal vuoto o da un dielettrico.
Capacità di un condensatore piano
In un condensatore piano le armature sono due lastre metalliche. Quando un'armatura riceve una carica + Q (collegandola ad esempio al polo positivo di una batteria) l'altra, per induzione, acquista una carica - Q. La carica Q (in valore assoluto) presente su ciascuna armatura è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale DV tra le armature:
La formula per la capacità di un condensatore piano, C, è data dalla formula C=Q/DV.
Lo scopo principale di un condensatore è quello di accumulare carica elettrica, immagazzinando quindi energia elettrica.
Campo elettrico nel condensatore piano
Il campo elettrico in un condensatore piano è uniforme all'interno del condensatore e nullo all'esterno solo per armature infinitamente estese. Nella realtà, alle estremità del condensatore, si hanno "effetti di bordo" per cui il campo non è più uniforme. Tuttavia se le armature sono di dimensioni molto grandi rispetto alla loro distanza gli effetti di bordo sono trascurabili.
Capacità di un condensatore piano: formula e formula inversa
La capacità di un condensatore piano è direttamente proporzionale all'estensione delle armature (S) ed inversamente proporzionale alla loro distanza (d). La formula inversa per la capacità di un condensatore piano è C = ε0 * S/d.
Capacità di un condensatore piano con dielettrico
Inserendo un dielettrico all'interno del condensatore la d.d.p. tra le armature si riduce della costante dielettrica relativa del mezzo e quindi la capacità aumenta.
La formula per la capacità di un condensatore piano con dielettrico è C = ε * S/d.
Energia immagazzinata in un condensatore
Per caricare un condensatore inizialmente scarico bisogna compiere lavoro. Questo lavoro viene immagazzinato sotto forma di energia potenziale elettrica U nel campo elettrico fra le armature del condensatore. L'energia U viene rilasciata all'esterno durante il processo di scarica del condensatore. L'energia immagazzinata in un condensatore dipende dalla sua capacità C e dalla tensione delle sue armature. La formula per l'energia immagazzinata in un condensatore è U=1/2 * C * V^2.
Collegamento di condensatori
Spesso nei circuiti non compare un solo condensatore, ma due o più condensatori collegati tra loro. In questo caso si parla di capacità equivalente. La capacità equivalente è la capacità di un singolo condensatore che, sottoposto alla stessa d.d.p. a cui è soggetta l'intera rete di condensatori, contiene la stessa carica elettrica.
Condensatori in parallelo hanno la formula C = C1 + C2 + C3 + …
Condensatori in serie hanno la formula 1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + …
