3 - Condensatori

[StandardBus]

[fullimg=100]

http://images.nonsologaming.com/condensatori.jpg[/fullimg]

La caratteristica principale di un condensatore è la capacità, ovvero la possibilità di immagazzinare una certa carica elettrica.

La capacita a sua volta è la tendenza di due superfici caricate elettricamente, poste in vicinanza ma isolate elettricamente, ad accumulare energia finchè è applicata una differenza di potenziale ai suoi capi (Tensione) ed a rilasciare tale energia quando la differenza di potenziale tra le superfici viene a mancare.

 

[fullimg=25]http://images.nonsologaming.com/condensatore_elettrolitico.png[/fullimg]

Un condensatore è fatto di due piastre di metallo (dette armature) separate da uno strato che non conduce elettricità (detto dielettrico). La capacità di un condensatore dipende dalle sue caratteristiche geometriche (forma, dimensione e distanza delle armature) e dal tipo di dielettrico interposto tra le armature. I produttori di componenti elettronici hanno nel tempo adottato diversi metodi per poter variare la capacità di un condensatore mantenendolo nonostante tutto di piccole dimensioni, come, ad esempio, la tecnica di arrotolamento delle armature, utilizzata nei condensatori cilindrici.

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http://images.nonsologaming.com/C_simboli.png[/imgx]

L'unità di misura della capacità è il farad (F), e prende il nome del fisico inglese Michael Faraday.

Nelle formule, il simbolo della capacità è C.

Il farad, per le applicazioni che andremo a fare in seguito, è un'unità di misura molto grande, quindi nei circuiti che andremo a costruire con i prossimi capitoli useremo unità più piccole: un microfarad (µF) è un milionesimo di un farad (10−6), un nanofarad (nF) è mille volle meno della precedente unità di misura (10−9).

Se volete approfondire i prefissi internazionali delle unità di misura, c'è la tabella completa su wikipedia. Potrebbe esservi utile anche in altri campi.

Il valore numerico della capacità di un condensatore in genere e scritto sul corpo del condensatore stesso.

Tornando all'esempio idraulico, immaginate di mettere un palloncino al capo di un tubo, mentre la solita bacinella dall'altra parte. Riempiamo la bacinella d'acqua e cominciamo lentamente a portare la bacinella sopra il palloncino. Se in seguito il tubo viene tolto, l'acqua uscirà fuori. Più grande è il palloncino, più acqua potrà entrare. Se spostiamo la bacinella più in alto il palloncino continuerà a riempirsi. L'altezza della bacinella in un condensatore rappresenta la tensione, mentre la quantità di acqua che viene immessa nel palloncino rappresenta la carica elettrica. La capacità dì un condensatore può essere calcolata matematicamente grazie alla formula C = Q/V

Q è la carica elettrica (si misura in coulomb, C, da non confondere con il simbolo della capacità) presente sulle piastre del condensatore, V è la tensione ai capi del condensatore (in volts, V).

Chiaramente, se su di un condensatore è riportato un valore di capacità maggiore, sarà in grado di immagazzinare una carica maggiore a parità di tensione.

I condenatori che utilizzeremo negli esperimenti sono di varie dimensioni e forme, e spesso questo indica metodi di costruzione differenti.

 

Rappresentazione animata della carica/scarica di un condensatore

 

Dato che il dielettrico non è altro che un materiale elettricamente isolante, nei condensatori possono essere utilizzati diversi materiali (fonte della lista)

• Ad aria: sono altamente resistenti agli archi elettrici [scintille, si verificano quando il dielettrico perde la sua capacità isolante, e l'aria diventa conduttore elettrico ndr.] non consentono però capacità elevate. I condensatori variabili più grandi sono di questo tipo, ideale nei circuiti risonanti delle antenne.
  
• Ceramico: a seconda del materiale ceramico usato si ha un diversa relazione temperatura-capacità e perdite dielettriche. Bassa induttanza parassita per via delle ridotte dimensioni.
  
• Vetro: condensatori altamente stabili ed affidabili.
  
• Carta: molto comuni in vecchi apparati radio, sono costituiti da fogli di alluminio avvolti con carta e sigillato con cera. Capacità fino ad alcuni μF e tensione massima di centinaia di volt. Versioni con carta impregnata di olio possono avere tensioni fino a 5000 volt e sono usati per l'avviamento di motori elettrici, rifasamento e applicazioni elettrotecniche.
  
• Poliestere: usati per gestione di segnale, circuiti integratori e in sostituzione ai condensatori a carta e olio per i motori monofase. Sono economici ma hanno poca stabilita' in temperatura.
  
• Polistirene: capacità nella gamma dei picofarad, sono particolarmente stabili e destinati al trattamento di segnali.
  
• Polipropilene: condensatori per segnali, a bassa perdita e resistenza alle sovratensioni.
  
• Politetrafluoroetilene: condensatori ad alte prestazioni, superiori agli altri condensatori plastici, ma costosi.
  
• Mica argentata: ideali per applicazioni radio in HF e VHF (gamma inferiore), stabili e veloci, ma costosi.
  
• A circuito stampato: due aree conduttive sovrapposte su differenti strati di un circuito stampato costituiscono un condensatore molto stabile.
  È prassi comune nell'industria riempire zone di circuito stampato non utilizzate con aree di uno strato collegate a massa e di un altro strato con l'alimentazione, realizzando un condensatore distribuito e nel contempo allargare le piste di alimentazione.

Nella lista si fa riferimento alla rottura del dielettrico, caso in cui il materiale perde le sue proprietà di isolante e diventa conduttore per colpa della carica elettrica elevata. Per menzionarvi un caso di rottura del dielettrico che tutti ben conosciamo vi posso menzionare il fenomeno dei fulmini durante un temporale: La scarica del fulmine sarebbe generata dalle particelle negative delle nuvole che vengono attratte dalle particelle positive presenti nel suolo. Quando la carica tra suolo e nuvole è così alta da causare la rottura dielettrica, nell'aria si verifica il fulmine. In pratica la carica elettrica si crea un percorso attraverso il quale superare il materiale isolante, infatti in questi casi si parla anche di perforazione del dielettrico.

 

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http://images.nonsologaming.com/compensatore.png[/imgx]

Come per i resistori esistono i potenziometri, anche i condensatori hanno la loro equivalente a valore variabile: si chiamano compensatori.

Dato che la dimensione della superficie delle armature è determinante quanto lo spessore del materiale isolante interposto tra loro, questi fattori sono sfruttati per la produzione di condensatori a capacità variabile, non molto usati ormai, in passato trovavano un impiego nella variazione della sintonia nelle radio.

 

Se per i condensatori menzionati fin'ora non è importante tenere conto della loro polarità (non ne hanno finchè non vengono caricati) i condensatori elettrolitici sono molto sensibili a questa variazione, quindi dovremo sempre collegarli al circuito nel giusto verso, per evitare che il componente si danneggi (anche fisicamente). Nella maggior parte dei casi, quando è necessario notarlo, sul corpo del condensatore viene indicato quale contatto deve essere colegato al polo positivo e quale al polo negativo, relativamente al circuito dove andrà inserito. Il polo positivo può essere anche indicato tramite un terminale più lungo dell'altro nei condensatori nuovi.

Sui condensatori elettrolitici viene anche indicato il limite massimo di tensione che possono sopportare prima di distruggersi.

Altro fattore importante che determina la rottura o nel migliore dei casi il cambio delle proprietà del condensatore sono le temperature troppo alte o troppo basse: il condensatore, infatti, deve essere mantenuto a temperatura ambiente affinchè mantenga inalterate le sue proprietà.

Date un'occhiata all'interno dei vostri apparecchi elettronici guasti: se notate qualche condensatore gonfio o addirittura esploso, potreste pensare di riparare l'apparecchio semplicemente sostituendoli. Spesso la sostituzione dei condensatori risolve il guasto.

Personalmente, avendo modo come riparatore di mettere mano a diversi dispositivi, ho potuto riscontrare che apparecchi come decoder per il digitale terrestre, decoder satellitari, stereo e altri apparecchi che rimangono sempre collegati alla presa della corrente soffrono molto di problemi di surriscaldamento e conseguente rigonfiamento/esplosione dei condensatori. Dato che i condensatori costano pochi centesimi e sono semplici da sostituire, potreste recuperare il vostro apparecchio con una piccolissima spesa facendo al contempo esperienza con gli argomenti trattati da questo corso gratuito. E nel caso il guasto fosse causato da qualche altro fattore, la cosa migliore da fare è quella di controllare che non ci siano danni visibili. Mal che vada, avrete perso solo pochi centesimi e una mezz'ora del vostro tempo.

Per identificare i condensatori guasti, potete utilizzare questa foto esemplificativa:

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http://images.nonsologaming.com/condensatore_esploso.jpg[/imgx]

Un' altro consiglio: per evitare che il condensatore esploda nuovamente a causa della temperatura, potreste pensare di tenere il condensatore alzato dal resto della scheda, in modo da migliorarne l'areazione.

[warning]Prima di mettere mano ad un qualsiasi dispositivo elettronico per tentarne l'apertura o la riparazione, ricordati di staccare la spina dalla presa di corrente![/warning]

 

Sicuramente i più esigenti tra voi non si accontenteranno di leggere questo breve scritto sui condensatori, infatti ho appena scalfitto la superficie del tema con questo capitolo. Dato inoltre che questo “corso” improvvisato ha lo scopo di stimolare la curiosità del lettore, ho raccolto alcune interessanti pagine che approfondiscono ampiamente i concetti menzionati. Se volete capire bene, dovete essere curiosi Non c'è modo migliore per imparare:

- Fulmine

- Condensatore

- Ionizzazione dei gas (fattore che causa la rottura del dielettrico)

- Rottura dielettrica

- Condensatori: I guasti e gli effetti parassiti

- How capacitors work (per anglofoni)

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[Melo_Wii]

Ma in sostanza a cosa serve?

In pratica accumula un po di corrente? non capisco...

[StandardBus]

Il fatto che accumuli una carica elettrica (come una piccola batteria) impedisce alla corrente di fluire una volta che il condensatore è carico. La corrente quindi "attraversa" il condensatore solo quando è alternata.

Può essere impiegato come filtro per la corrente continua, in quanto lascia passare solo la componente alternata di un segnale che lo attraversa, ma questo è uno dei tanti impieghi che può avere.

[IImanuII]

q8 melo nemmeno io ho ben compreso l'utilizzo che uno può farne, poi ho un dubbio: se su un circuito è previsto un condensatore e questo salta, se invece di sostituirlo con un altro condensatore ponticella i due capi che succede?

[StandardBus]

Tra corto circuito e condensatore c'è un abisso, e fare una cosa del genere rischia seriamente di danneggiare l'apparecchio, poi dipende dai casi... ma non è assolutamente consigliabile.

I condensatori, come ho scritto nell'articolo, costano pochi centesimi e si trovano facilmente anche su ebay, quindi non ha senso rischiare di fare danni per non dover spendere qualche euro.

[LocoCaballero]

Tra corto circuito e condensatore c'è un abisso, e fare una cosa del genere rischia seriamente di danneggiare l'apparecchio, poi dipende dai casi... ma non è assolutamente consigliabile.

I condensatori, come ho scritto nell'articolo, costano pochi centesimi e si trovano facilmente anche su ebay, quindi non ha senso rischiare di fare danni per non dover spendere qualche euro.

 

Forse sarebbe meglio fare un piccolo riferimento ai filtri o addirittura ad un alimentatore stabilizzato.

 

@IImanuII e @Melo_wii : il fatto che un componente abbia la capacità/caratteristica di accumulare e rilasciare una certa carica elettrica trova un vastissimo impiego in elettronica. Immaginate infatti di dover trasformare una tensione alternata in una continua: il condensatore può avere un effetto determinante per lo scopo. Esso garantisce infatti (attraverso opportune combinazioni con altri componenti) una certa continuità nel mantenimento della tensione che a noi serve (accumulatore) e di privarla dei segnali spuri (filtro).

@StandardBus spero di essere stato abbastanza chiaro. So che l'argomento richiederebbe un approfondimento maggiore.

[Beralah]

Ottima come sempre! Forse l'unica cosa è che non si capisce bene a cosa servono da come è scritto nella guida, ma basta leggere questi primi commenti per farsi un'idea!!!

[antonio12]

ottima guida grazie

[Jackr]

Ti prego mettile in PDF perchè sono davvero belle queste guide

[alfyjuve95]

Parlerete anche dei LED un giorno???

[lance36]

Grande! sto seguendo con molto interesse tutti i tuoi articoli, davvero ben fatti!

una domanda: pensi di inserire anche qualche guida di base per imparare ad eseguire saldature\dissaldature? mi piacerebbe cominciare a cambiare qualche condensatore ma non ho idea di come dissaldare e risaldare correttamente!

[StandardBus]

@alfyjuve95: certamente, i LED (light emitting diode) fanno parte della categoria dei diodi... anche se emettono luce

 

@lance36: Non sarebbe in programma, e dovrei pubblicare un articolo su come saldare/dissaldare al di fuori del corso di elettronica ma raccogliete un po' di consensi si può fare

[lance36]

@lance36: Non sarebbe in programma, e dovrei pubblicare un articolo su come saldare/dissaldare al di fuori del corso di elettronica ma raccogliete un po' di consensi si può fare

 

Capisco... allora ci servono solo consensi

[IImanuII]

Io acconsento! XD

[masterboot]

Le immagini dei condensatori gonfi che hai messo mi hanno fatto venire in mente che devo mettere le mani a una scheda madre ....... mi ero dimenticato, grazie.

[StandardBus]

Corso temporaneamente sospeso a causa di alcuni grossi impegni che mi terranno lontano da MS in questi giorni.

Riprenderò a scrivere gli articoli non appena mi sarà possibile farlo (conto comunque di riprendere il prima possibile).

[128bit2]

ciao standardbus Volevo chiederti per quanto riguarda la salute secondo te quali sono le mascherine migliori da utilizzare per saldare per proteggere la respirazione e se magari quando avrai finito la tua guida se potresti fare anche una guida ariguardo con tutte le precauzioni del caso da prendere perche' secondo me anche questa e' una cosa molto importante.

 

Per quanto riguarda le mascherine per favore se mi fai sapere qualcosa prima che puoi.

[mones]

Peccato si sia fermato questo corso era interessante! Non è che qualcuno riesce a prendere il posto di StandardBus e andare avanti con qualche guida nuova ogni tanto??

[Carnate]

E pensare che mi sono iscritto per seguire questo corso, mi spiace apprendere che sia già interrotto, ormai da troppo tempo per poter avere una speranza sulla sua ripresa, veramente peccato, mi toccherà comprarmi un libro per principianti.

[StandardBus]

Al contrario, il progetto non è stato abbandonato. riprenderà a breve.

[Zacchi4k]

Il fatto che accumuli una carica elettrica (come una piccola batteria) impedisce alla corrente di fluire una volta che il condensatore è carico. La corrente quindi "attraversa" il condensatore solo quando è alternata.

Può essere impiegato come filtro per la corrente continua, in quanto lascia passare solo la componente alternata di un segnale che lo attraversa, ma questo è uno dei tanti impieghi che può avere.

 

Scusa l'ignoranza, ma qual è la differenza tra corrente continua e alternata?

[NeArch]

Scusa mi puoi elencare TUTTI gli impieghi di un condensatore in elettronica ma CON PAROLE SEMPLICI ?grazie mille

[NeArch]

Scusa l'ignoranza, ma qual è la differenza tra corrente continua e alternata?

 

 

bisogna dire che con la corrente continua viene "prodotta" anche una tensione continua, mentre con la corrente alternata una tensione alternata.

 

la corrente continua è caratterizzata dall'essere costante nel tempo, quindi presenta un grafico con una RETTA PARALLELA all'asse delle X ...es:se vogliamo vedere su un grafico una corrente continua e abbiamo sull'asse X il tempo e su Y la corrente, visualizzeremo sul grafico una retta parallela all'asse X perché la corrente avrà un valore costante nel tempo ,prova a disegnarlo...

 

la corrente alternata, invece, è rappresentata su un grafico da una forma d'onda periodica che ALTERNA semi onde positive e negative. la corrente alternata, e quindi anche la tensione alternata, sono grandezze variabili nel tempo. come ultima cosa, visto che il grafico presenta un periodo e semionde negative e positive, le grandezze alternate sono caratterizzate anche da un ultima variabile, la FREQUENZA ovvero quanti PERIODI ci sono in un determinato periodo di tempo(di solito 1 secondo)...es: quando vedi scritto sulla presa di casa 50 Hz (50 hertz) vuol dire che la frequenza è di 50 e quindi compie 50 periodi in un secondo.

 

Spero di esserti stato utile, ciao!

Modificato 7 Gennaio 2015 da NeArch

[Zacchi4k]

bisogna dire che con la corrente continua viene "prodotta" anche una tensione continua, mentre con la corrente alternata una tensione alternata.

 

la corrente continua è caratterizzata dall'essere costante nel tempo, quindi presenta un grafico con una RETTA PARALLELA all'asse delle X ...es:se vogliamo vedere su un grafico una corrente continua e abbiamo sull'asse X il tempo e su Y la corrente, visualizzeremo sul grafico una retta parallela all'asse X perché la corrente avrà un valore costante nel tempo ,prova a disegnarlo...

 

la corrente alternata, invece, è rappresentata su un grafico da una forma d'onda periodica che ALTERNA semi onde positive e negative. la corrente alternata, e quindi anche la tensione alternata, sono grandezze variabili nel tempo. come ultima cosa, visto che il grafico presenta un periodo e semionde negative e positive, le grandezze alternate sono caratterizzate anche da un ultima variabile, la FREQUENZA ovvero quanti PERIODI ci sono in un determinato periodo di tempo(di solito 1 secondo)...es: quando vedi scritto sulla presa di casa 50 Hz (50 hertz) vuol dire che la frequenza è di 50 e quindi compie 50 periodi in un secondo.

 

Spero di esserti stato utile, ciao!

 

 

Grazie