Elettricità Fondamentale: Condensatori, Corrente e Loro Applicazioni

I Condensatori: Principi e Funzionamento

Condensatore

Il condensatore è un dispositivo in grado di immagazzinare carica elettrica ed energia.

Capacità

È una proprietà associata a ogni condensatore e misura la sua capacità di immagazzinare carica elettrica quando viene applicata una differenza di potenziale tra le sue armature. La capacità dipende da diversi fattori: la distanza tra i conduttori, la dimensione dei conduttori, la tensione tra essi e il dielettrico interposto.

Dielettrico

È un materiale isolante posto tra le piastre del condensatore. Effetti di un dielettrico in un condensatore:

• Aumenta la capacità del condensatore.
• Migliora la rigidità meccanica della struttura fisica del condensatore.
• Diminuisce la tensione ai capi del condensatore, producendo una diminuzione del campo elettrico.

Rigidità Dielettrica

È il campo elettrico massimo che può essere applicato al condensatore senza causare guasto elettrico.

Energia Immagazzinata

L'energia immagazzinata nelle piastre di un condensatore, se toccate, provoca una scarica che avviene attraverso i nostri corpi.

Tipologie di Collegamento dei Condensatori

Condensatori in Parallelo

Due piastre sono collegate al terminale positivo della batteria, mentre le altre due sono collegate al terminale negativo. La carica ricevuta da due o più condensatori è condivisa tra loro, in modo che la carica totale sia la somma delle singole cariche. La tensione è la stessa per ciascuno dei condensatori.

Condensatori in Serie

Sono collegati uno di seguito all'altro. La carica del condensatore è la stessa per ciascuno di quelli coinvolti. La tensione applicata è divisa in modo che V = V1 + V2.

Comportamento di un Dielettrico tra le Piastre di un Condensatore

Le molecole polari di un dielettrico sono orientate in modo casuale. Quando introdotto tra le piastre di un condensatore a cui è applicato un campo elettrico, le molecole tendono ad allinearsi nella direzione del campo e il dielettrico si polarizza. Questo crea al suo interno un campo elettrico meno intenso di quello applicato, e in senso inverso.

La Corrente Elettrica: Effetti e Fonti

Corrente Elettrica

È un flusso di cariche elettriche.

Effetti della Corrente Elettrica

• Effetto luminoso: Si verifica quando la corrente che scorre attraverso un elemento conduttore produce un aumento di temperatura che a sua volta porta alla produzione di luce visibile.
• Effetto termico (o di riscaldamento): Il passaggio di cariche elettriche attraverso un materiale conduttore genera calore in modo significativo. Questo effetto è sfruttato in apparecchi specifici come tostapane, ferri da stiro, apparecchi di riscaldamento, ecc.
• Effetto chimico: La decomposizione della soluzione dell'elettrolita nelle batterie e i rivestimenti metallici come la cromatura, ecc., sono importanti applicazioni delle correnti elettriche.
• Effetto magnetico: Qualsiasi spostamento di cariche elettriche è associato a un effetto magnetico. Un'importante applicazione di questo effetto si trova negli elettromagneti utilizzati per sollevare oggetti metallici pesanti.
• Effetto dinamico: L'interazione di corrente elettrica con i campi magnetici dà luogo a movimenti meccanici.

Fonti di Energia Elettrica

• Termoelettrica: Quando si hanno grandi quantità di calore, l'elettricità può essere ottenuta tramite impianti a vapore.
• Piezoelettricità: Alcuni materiali non conduttivi hanno la proprietà di produrre una tensione tra le loro superfici quando viene applicato uno stress meccanico (es. cristalli, microfoni).
• Effetto fotoelettrico: Si riferisce all'emissione di elettroni da una superficie metallica come risultato di un fascio di luce incidente sulla superficie.
• Azione chimica (Batterie): Le batterie sono dispositivi che convertono l'energia chimica in energia elettrica.
• Azione magnetica: Quando vi è un'interazione tra un circuito elettrico chiuso e un campo magnetico in movimento, è possibile generare una corrente elettrica.

Concetti Aggiuntivi sulla Corrente

Velocità di Deriva

È la velocità con cui gli elettroni si spostano all'interno di un conduttore, anche in assenza di potenziale elettrico.

Corrente Continua (o Costante)

Si ha quando il campo elettrico è uniforme e la sua grandezza e direzione sono costanti all'interno del conduttore.

Corrente Variabile

È quella creata da un campo elettrico che varia nel tempo.

Corrente Alternata

Il senso del campo elettrico si inverte periodicamente, a intervalli di tempo regolari.