Unità di capacità, formule, calcolo, esempi

IL Capacità È la relazione tra il carico di un condensatore o un trainer, misurato in Coulomb, e il suo potenziale o tensione elettrico, misurato in Volt. È espresso in unità Faradio (F), in onore di Michael Faraday (1791-1867).

La capacità è anche definita come la proprietà o la capacità di un condensatore o un insieme di condensatori elettrici, che è misurata dalla quantità di carica elettrica che può essere immagazzinata, separatamente, per unità di variazione del potenziale elettrico.

Le lampade, così come qualsiasi altro dispositivo elettrico, devono parte del loro funzionamento in capacità. Fonte: Pixabay.

Il termine capacità viene introdotto a seguito della creazione di un dispositivo elettrico chiamato condensatore, inventato dallo scienziato prussiano Ewald Georg von Kleist, nel 1745, e indipendentemente dal fisico olandese Pieter Van Musschenbroek.

I condensatori sono dispositivi elettrici che archiviano la carica elettrica e lo scaricano istantaneamente. Questa proprietà è stata utilizzata in numerosi dispositivi elettrici, come televisione, radio, lampade, computer, tra molti altri nella vita di tutti i giorni.

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Condensatore e capacità

Un condensatore o un condensatore è costituito da due conducenti che hanno uguale carichi e altrimenti. I conducenti sono chiamati armature o piastre di condensatore.

Una targa è collegata al terminale positivo (+) di una batteria, mentre l'altra piastra è collegata al negativo (-). Poiché le piastre hanno carichi uguali e il segno opposto, il carico netto di un condensatore è zero (0).

La capacità è la relazione tra il carico di un driver o conduttori che formano un condensatore e il valore della differenza di tensione tra le piastre del condensatore.

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Unità e formule

La formula di capacità è la seguente:

C = q / v

Dove c è la capacità, Q il carico (la cui unità è il coulomb) e v  La tensione (volt)

L'unità di capacità è il Faradio (F), che è equivalente a Coulomb / Voltio. Il Faradio è un'unità molto grande, quindi viene utilizzato il microfradio (µF), equivalente a 10^-6 farad; o The Faradio Peak (PF), che equivale a 10^-12 farad.

Come viene calcolata la capacità?

Quale sarà il valore di capacità di un condensatore le cui piastre hanno un carico di 5 · 10^-3 Coulomb e una differenza di tensione a 6 volt?

Applicazione della formula che risolviamo:

C = q / v

= (5 · 10^-3 Coulomb) / (6 volt)

= 8.33 · 10^-4  farad

Esempi

La formula di capacità varia a seconda del tipo di condensatore.

Condensatore di piastre parallele

C = kε_OAnno Domini

K è la costante dielettrica, che ha un valore di 1 nell'aria e il vuoto. Per questo motivo la formula è ridotta a:

C = ε_OAnno Domini

ε_O È la costante dielettrica, il cui valore è vicino a 8.854 · 10^-12 F · m^-1, A è l'area o la superficie delle piastre parallele espresse in m², Mentre D La distanza che separa le piastre parallele.

Condensatore sferico

C = 4πε_OR

Dove r è il raggio della sfera in metri.

Sfere concentriche

C = 4πε_O / (1/ r₁ - 1/r₂)

Condensatore concentrico del cilindro

C = 2πε_Ol/ln (r₂ / R₁)

Dove l è la lunghezza dei cilindri concentrici nei metri.

Esercizi risolti

Piatti a piatti piatti paralleli

Quale sarà la capacità di un condensatore o condensatore in aria con un'area delle sue piastre da 3 cm² e separato da una distanza di 2 mm?

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Abbiamo la formula:

C = ε_OAnno Domini

E i dati:

ε_O = 8.854 x 10^-12 F · m^-1

A = 3 cm² (3 · 10^-4 M²)

D = 2 mm (2 · 10^-3 M)

Procedere a sostituire:

C = (8.854 · 10^-12 F · m^-1) (3 · 10^-4 M²) / (2 · 10^-3 M)

= 1.3281 · 10^-14 F

Condensatore o condensatore a forma di sfera

Se la terra è considerata come un condensatore sferico con un raggio (r) di 6.370 km: quale sarà il valore della tua capacità?

Dati:

C = 4πε_OR

Π = 3.1416

ε_O = 8.854 · 10^-12 F.M^-1

R = 6.370 km (6,37 · 10⁶ M)

I valori nella formula di capacità vengono nuovamente sostituiti:

C = (4 · 3.1416) (8.854 · 10^-12 F · m^-1) (6.37 · 10⁶ M)

= 7.09 · 10^-8 F

= 709 µF

Combinazione di condensatori

Condensatori o condensatori possono essere combinati in serie o in parallelo.

Condensatori in serie

Condensatori in serie. Gabriel Bolívar Fonte tramite CircuitLab

L'immagine superiore mostra tre condensatori in serie (c₁, C₂ e C₃), così come una batteria con i suoi terminali positivi (+) e negativi (-). Questi condensatori hanno una serie di caratteristiche in relazione alla loro tensione, carico e capacità.

Caduta di tensione (ΔV) nei condensatori

ΔV_T = ΔV₁   +   ΔV₂   +    ΔV₃

La caduta di tensione totale in un insieme di condensatori seriali è uguale alla somma della tensione cadute dei condensatori.

Fardello  di condensatori

Q_T = Q₁ = Q₂ = Q₃

La stessa quantità di carico circola attraverso la serie.

Capacità di condensatori

La capacità equivalente dei condensatori seriali presenta la seguente relazione:

1 c_Eq  = 1/c₁  +   1 c₂   +   1 c₃

Condensatori paralleli

Condensatori paralleli. Gabriel Bolívar Fonte tramite CircuitLab.

Up abbiamo tre condensatori disposti in parallelo (c₁, C₂ e C₃), che mantengono in relazione alla caduta di tensione, al carico e alla capacità del seguente comportamento:

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Caduta di tensione nei condensatori

ΔV_T  = ΔV₁  = ΔV₂  = ΔV₃

Nei condensatori paralleli, il calo della tensione totale nei condensatori è lo stesso di quello esistente per ciascuno dei condensatori.

Condensatori

Q_T  = Q₁  +  Q₂  +  Q₃

In un sistema in parallelo, il carico totale dei condensatori è pari alla somma del carico di tutti i condensatori.

Capacità di condensatori

C_Eq  = C₁  +  C₂   +  C₃

In un sistema parallelo la capacità equivalente di essi è uguale alla somma delle capacità di tutti i condensatori.

Esempio di esercizio

Esempio di problema e problema dei condensatori paralleli. Gabriel Bolívar Fonte tramite CircuitLab.

Uno schema di tre condensatori è mostrato sopra: c₁ e C₂ Sono disposti in serie e sono in parallelo con c₃. La capacità dei condensatori è la seguente: c₁ = 5 µF, C₂ = 6 µF e C₃ = 3 µF. Trova la capacità equivalente del circuito.

Il primo è la capacità equivalente di C₁ e C₂ Chi è in serie.

1 c_EQ1,2 = 1/c₁  +  1 c₂

1 c_EQ1,2 = 1/5 µF +1/6 µF

1 c_EQ1,2 = (11/30) µf

C_EQ1,2 = 30 µF / 11

= 2,72 µF

I condensatori 1 e 2 sono in parallelo con C₃. Quindi, la capacità equivalente di C₁, C₂ e C₃ è uguale a c_EQ1,2 +  C₃.

C_EQ1,2,3 = 2,72 µF +3 µF

= 5,72 µF

Riferimenti

1. Serway, r. A. e Jewett, J. W. (2009). Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 2. Settima edizione. Apprendimento del Cengage editoriale.
2. Reddick, R e Halliday, D. (1965). Fisico.  Parte 2. Seconda edizione in spagnolo. Editoriale continentale s.A.
3. Studio. (22 aprile 2015). Capacità: unità e formula. Recuperato da: studio.com
4. Fisica dei lumi. (S.F.). Condensatori in serie e paralleli. Recuperato da: corsi.Lumenarning.com
5. I redattori di Enyclopedia Britannica. (2020). Capacità. Recuperato da: Britannica.com