Il Condensatore

Assieme alla resistenza il condensatore è il componente più diffuso nei circuiti elettronici. Viene realizzato affacciando l’una all’altra due lamine metalliche che vengono armature, fra le quali è inserito uno strato di materiale isolante, detto dielettrico.

Ciascuna della lamine è collegata ad uno dei due terminali del componente.

Quando si applica ai terminali di un condensatore una tensione continua, sulle armature si accumulano cariche elettriche: su quella collegata al polo negativo del generatore si distribuiscono elettroni, che vengono di conseguenza a mancare in quella collegata al polo positivo, che quindi rimane positivamente. Quando la tensione applicata viene questa caricata si mantiene grazie al campo elettrico che si è formato fra le armature e ai capi del condensatore vi è una tensione pari a quella del generatore.

Se in seguito i due terminali vengono collegati fra loro, cioè cortocircuitano, avviene un rapidissimo passaggio di corrente che corrisponde alla scarica del condensatore.

Questo ritorna nelle condizioni iniziali, cioè scarico e con tensione nulla ai suoi terminali. La carica elettrica che un condensatore riesce ad accumulare dipende dalla tensione che viene applicata ai suoi terminali. È anche vero che due o più condensatori diversi, caricati applicando la stessa tensione, assumono sulle armature quantità di carica differenti. Da questi fatti deriva l’esistenza di un rapporto fra carica e tensione applicata per ottenerla, che è caratteristico di ogni condensatore. Questo rapporto si chiama capacità e il nome ricorda i contenitori di sostanze liquide.

Un condensatore infatti ha capacità maggiore se può accumulare più carica a parità di tensione applicata.

La capacità è una grandezza fisica e ha una sua unità di misura chiamata farad, indicata con F

II suo valore dipende dalla di stanza fra le armature (più sono vicine più la capacità è alta) e dalla loro area (maggiore è l’area maggiore è la capacità). La capacità dipende anche dal tipo di isolante posto fra le armature.

Il farad è un valore molto alto se confrontato con i valori di capacità che si possono ottenere nei condensatori comunemente costruiti. Per questa ragione si usano i suoi sottomultipli, tipicamente il microfarad (simbolo μF), cioè un milionesimo di farad, il nanofarad (simbolo nF), che è mille volte più piccolo del precedente, oppure il picofarad (pF) che è mille volte più picco lo del nanofarad ed è pari ad un milionesimo del microfarad.

Sul mercato si trova una grande varietà di condensatori, le cui caratteristiche si adattano ai più diversi impieghi. Quelli ceramici sono costituiti all’interno da un supporto cilindrico o di al-a forma sulle cui superfici interna ed esterna sono realizzate le armature mediante rivestimento metallico.

Nei condensatori in plastica le armature sono invece costruite con due sottili strisce di poliestere metallizzate su di una faccia e arrotolate una sull’altra. Ciascuna striscia presenta una banda on metallizzata per evitare, una volta arrotolata, il contatto con i terminale che è saldato sull’altra. Rispetto a quelli ceramici hanno valori più alti di capacità. Capacità ancora più alte si trovano nei condensatori che accumulano carica attraverso il processo chimico-fisico dell’elettrolisi e per questo sono chiamati elettrolitici. Ne esistono di varie forme (ad esempio cilindrici o a forma di goccia) e a differenza degli altri tipi sono componenti polarizzati, cioè muniti di un elettrodo positivo e di uno negativo.

Occorre prestare attenzione all’indicazione di polarità perché invertendo l’ordine dei poli della tensione applicata c’è il rischio di distruggere in breve tempo il componente. Come è facile notare, il condensatore elettrolitico presenta una costruzione simile a quella del condensatore a carta. Fra i due fogli di alluminio è inserito il dielettrico, impregnato di una sostanza chimica denominata “elettrolita conduttore“.

Una delle due facce interne di uno dei due fogli di alluminio è ossidata e, come è noto, l’ossido di alluminio rappresenta un buon isolante e realizza quindi, nel condensatore elettrolitico, un dielettrico molto sottile, che consente di raggiungere elevate capacità con ridotte dimensioni del componente. Si può così comprendere perché questi condensatori prendono il nome di elettrolitici. In essi infatti, pur essendo presenti due fogli di alluminio. la seconda, vera armatura è l’elettrolite.

La maggior parte dei condensatori oggi in commercio riporta scritto sull’involucro sia il valore della capacità che quello della massima tensione (in Volt) che si può applicare ai terminali. Occorre fare molta attenzione a questo valore perché se la tensione applicata è superiore a questo valore si danneggia il dielettrico e quindi tutto il componente.

Il valore di capacità viene solitamente indicato in microfaad, nanofarad o picofarad, riportando accanto al numero il simbolo corrispondente (μF, nF, pF rispettivamente).

Se non è segnato alcun simbolo, per convenzione si in tende un valore espresso in picofarad. Si trovano anche dei modelli in cui compare, a fianco del numero, il simbolo KpF o la sola lettera K. In questo caso il valore è espresso in migliaia di picofarad, cioè in nanofarad essendo 1nF=1000pF.

Ad esempio un condensatore che riporta la scritta 0.47 KpF o solamente 0.47 K ha una capacità di 470 pF, cioè 0.47 nF. Esistono ancora in commercio certi condensatori la cui capacità viene indicata con un codice a colori analogo a quello dei resistori.

I numeri espressi con i colori sono valori in picofarad. Con questo codice viene anche indicato l’errore costruttivo. Da questo punto di vista i peggiori condensatori sono quelli elettrolitici, in cui la tolleranza sulla capacità arriva anche al 50%. Come provare i condensatori

Il Collegamento in serie e in parallelo

Più condensatori con capacità CI, C2, C3, etc. possono essere collegati fra loro in serie oppure in parallelo cioè incolonnati o affiancati tra loro. Quando più condensatori sono posti in parallelo la capacità totale è data dalla somma delle capacità di ciascuno di essi. Collegandoli invece in serie la capacità totale, indicata con CT diventa più piccola della più piccola fra quelle dei componenti collegati, e la formula è quella riportata nell’esempio, che riguarda tre condensatori. Con più condensatori si hanno più frazioni al denominatore.

Può essere utile ricordare che la formula delle capacità in parallelo è analoga a quella delle resistenze in serie e viceversa, e che se n condensatori uguali, ciascuno di capacita C, sono collegati in serie, la capacità totale è C diviso n. Anche con i condensatori sono possibili configurazioni miste in serie e parallelo.

Tabella dei valori commerciali di C
1,0	3,3
1,2	3,9
1,5	4,7
1,8	5,6
2,2	6,8
2,7	8,2

Tipi di dielettrico utilizzato nei condensatori

• condensatori ad aria sono utilizzati in radio e radar, per mancanza di perdite e polarizzazione nel dielettrico, lavora bene alle alte frequenze.
• condensatori mica: la mica ha diverse proprietà che rendono adatto il dielettrico ad avere migliori prestazioni, come: basse perdite, resiste alle alte temperature e non si degrada per ossidazione o umidità.
• condensatori in carta, il dielettrico è  tipo come la carta da forno, meno resistenti alle alte temperature e temono l'umidità.
• I condensatori elettrolitici, si tratta di un tipo di condensatore che utilizza un elettrolita come prima armatura, che funge da catodo. Con la corretta tensione, l'elettrolita depositato uno strato isolante (che è generalmente uno strato molto sottile) sulla seconda armatura ( anodo ), ottenendo così portate elevate. Essi sono inadeguate per funzionare in corrente alternata. La polarizzazione inversa distrugge l'ossido, producendo un cortocircuito tra l'elettrolita, aumentando la temperatura, possono esplodere o bruciare. Si suddividono in diversi tipi, secondo il materiale dell'armatura:
  • condensatori Alluminio funziona bene alle basse frequenze, ma ha grandi perdite a medie e alte frequenze. E 'utilizzato in alimentatori e apparecchiature audio. Ampiamente utilizzati in alimentatori switching.
  • condensatori al Tantalio utilizza il tantalio al posto dell'alluminio, per ottenere basse perdite di corrente, molto inferiore rispetto ai condensatori in alluminio. Di solito hanno una migliore capacità.
  • condensatori bipolari (AC)  Si tratta di due condensatori elettrolitici in serie inversa, utilizzati nel caso la corrente può essere invertita. Essi sono inutili per le alte frequenze.
• condensatori in poliestere è costituita da sottili fogli di poliestere sul quale è depositato alluminio, formando il rinforzo. Questi fogli sono impilati e collegati dalle estremità. Allo stesso modo, questo condensatori si suddividono anche in policarbonato e polipropilene.
  • in polistirene un altro tipo di condensatori in plastica , ampiamente usato in radio, avendo bobine con coefficiente di temperatura inversa, in tal modo raggiungere la stabilità in circuiti risonanti.
  • condensatori ceramici formati con diversi tipi strati di dielettrico, operanti a frequenze diverse, raggiungendo microonde.
  • con Dielettrico variabile Questo tipo di condensatore ha una armatura mobile che ruota attorno ad un asse, consente di entrare più o meno nell'altro. Il profilo dell'armatura è generalmente tale che la variazione di capacità è proporzionale al logaritmo della dell'asse angolo di rotazione.
  • Trimmer, sono dei tipi di condensatori variabili. I rinforzi sono semi - circolare, si può ruotare intorno al centro, variando così la capacità.

Salvatore Sciacca © riproduzione riservata
ultimo aggiornamento: 11 Agosto 2021