I Condensatori

Per parlare dei condensatori, bisogna prima di tutto fare una breve ma efficace introduzione a cosa sia la capacità, un pò come abbiamo fatto per il resistore e la relativa resistenza. Sostanzialmente, la capacità è appunto la proprietà fisica stessa dell’oggetto capace appunto di accumulare cariche elettriche quando posto ad una tensione elettrica, aumentando il proprio potenziale elettrico.

La capacità si misura in Farad, in onore di Faraday che scoprì appunto la capacità, ed è uguale al rapporto della Quantità di carica (Q)e la tensione (Volt).

Solitamente si allude ad una batteria quando si pensa ad un condensatore, in realtà non sono la stessa cosa (altrimenti non li avrebbero chiamati così) poichè un condensatore “tiene” le cariche elettriche per un breve periodo di tempo se distolto da una tensione, mentre le batterie hanno una durata molto più elevata (ci sarebbe molto di più da dire ma non è lo scopo di questa rubrica). Entriamo ora più nello specifico di cosa sia un condensatore e a cosa ci serve esattamente.

Il condensatore è un componente passivo usato e strausato in ogni tipo di applicazione possibile nel mondo dell’elettronica, soprattuto nel mondo audio e per circuitazioni di alimentazione, ma trova spazio praticamente ovunque. Per esempio i filter capacitor ci permettono appunto di poter regolare e filtrare a nostro piacimento segnali per avere una determinata frequenza audio o anche per pulire un segnale che magari risulta disturbato per qualche motivo, oppure possono essere utilizzati dei supercapacitori per realizzare una trifase in casa (qualora cene fosse il bisogno).

A parte tutto questo si contraddistinguono tre principali categorie di condensatori (attenzione capacitore e condensatore sono la stessa cosa!):

Tutti e tre le tipologie hanno gli stessi principi di funzionamento ma con qualche sottile differenza: il condensatore normale ha due lamine metalliche poste ad una certa distanza con un materiale dielettrico raccolto attorno che le separa mentre l’isolamento del capacitore polarizzato è immerso in una soluzione elettrolitica (ha performance maggiori ed è il più comune dei tre) e quello variabile, beh è variabile che altro dire (è possibile variare la sua capacità).

Caratteristiche

Oltre che alle tipologie, esistono le più svariate forme e misure di condensatori in grado di ricoprire ogni nostra necessità: partendo dai condensatori SMD utilizzati per l’elettronica di precisione, a quelli ceramici fino ad arrivare ai più comuni elettrolitici.

Ovviamente ognuna di queste gamme si presta meglio per un tipo di applicazione specifico sia per misure (magari abbiamo poco spazio e quindi dobbiamo utilizzare una specifica grandezza in modo da lasciar passare aria fra i vari componenti) che per materiali utilizzati (resistenza a calore e maggiori prestazioni), il che si traduce ovviamente in un mondo immenso di possibilità di scelta.

Fra le caratteristiche di un condensatore, ciò che ci interessa maggiormente è la capacità che deve avere, input rating (es. 200v), l’ESR (Equivalence series resistance-la resistenza equivalente in serie) e l’ESD (Electrostatic discharge– scarico elettrostatico). Tranne la capacità, tutte queste caratteristiche non sono essenziali per il funzionamento essenziale ma sicuramente incidono sulle performance del nostro circuito ed inoltre sulla durata del medesimo.

Infatti un condensatore si usura nel tempo, basti pensare che molto spesso i nostri apparecchi elettronici non funzionano proprio perchè i condensatori del circuito di alimentazione sono scoppiati o hanno la famosa bolla al di sopra che fa fuoriuscire la sostanza elettrolitica causando un malfunzionamento, quindi cerchiamo di utilizzare componenti di buona qualità con valori esd ed esr bassi che ci garantiranno stabilità e durata (altrimenti prima o poi boom).

Serie e Parallelo

Chiaramente, come per i resistori, possiamo sbizzarrirci e creare sia configurazioni in serie che parallelo. In particolare, le equazioni matematiche sono molto simili (invertite), cambiano solo le unità di misura.

In serie avremo che la capacità equivalente sarà uguale alla somma del reciproco delle singole capacità:

In parallelo avremo invece che la capacità equivalente sarà uguale alla somma delle singole capacità:

Esperimento

Per applicare subito la teoria facciamo un breve esempio:

Procuriamoci un condensatore da 100-1000 µf, un interruttore, una resistenza nell’ordine di 1k o più, un led ed una batteria da 9v. Colleghiamo il circuito come nella board sottostante.

Lasciamo l’interruttore aperto e colleghiamo la batteria ai capi del condensatore facendo attenzione alla polarità del condensatore, solitamente è contrassegnato il polo negativo con una fascia bianca ed un segno meno che lo contraddistingue.

Dopo pochi secondi stacchiamo la batteria da circuito e chiudiamo l’interruttore: vedremo per pochi secondi che il led rimane acceso e dopo si spengerà. Questo perchè il nostro condensatore ha assunto una carica dalla batteria e ha mantenuto il suo stato anche dopo che la F.E.M è stata staccata. Possiamo anche ridurre il periodo di scaricamento aumentando la resistenza al capo del led.

Tale prova ci ricorda molto quando spengiamo la tv o altri elettrodomestici, poichè il principio è il medesimo. In particolare maggiore sarà la capacità dei nostri condensatori, più lungo rimarrà acceso il nostro led.

Con questo abbiamo concluso la nostra rapida occhiata a cosa sono e a cosa servono i condensatori. Alla prossima!