In questo articolo di fisica, ci occupiamo dei condensatori in serie e in parallelo.
Abbiamo scelto di trattare questo argomento di fisica, perché i condensatori sono molto richiesti sia alle scuole superiori sia nei test di medicina, veterinaria, professioni sanitarie.
Nell’articolo trovi le definizioni e formule sui condensatori in serie e in parallelo. In più, guarda il video con la teoria e un esercizio sui condensatori in serie e in parallelo svolto dalla nostra tutor di fisica.
Condensatori in serie e in parallelo
Che cosa è il condensatore?
In fisica il condensatore è un accumulatore di carica. Ossia, in un circuito ideale il condensatore è un componente elettrico che serve a immagazzinare l’energia elettrostatica.
Fai attenzione a non confondere il condensatore con il generatore di tensione, le cui facce sono una più lunga dell’altra. Invece, il condensatore è formato da due armature, cioè da due lastre di materiale conduttore, che sono uguali, solo che una è caricata positivamente e l’altra negativamente, motivo per cui c’è una differenza di potenziale.
La carica è identica ed è indicata con Q. Infatti, il condensatore è un componente elettrico neutro con campo elettrico uniforme e differenza di potenziale indicata con ΔV.
Se in un circuito ci sono più condensatori, essi devono essere collegati fra loro per consentire alla corrente di circolare. Cosa significa che due condensatori sono collegati in serie o in parallelo? I condensatori del circuito possono essere collegati in un due modi diversi:
- in serie;
- in parallelo.
Capacità di un condensatore
Che cos’è la capacità? La capacità di un conduttore è il rapporto tra la carica presente e il suo potenziale e si misura in Farad (F):
C = Q/ΔV
Dato un circuito con più condensatori, la capacità equivalente è la capacità che possiamo sostituire nel circuito in modo tale che l’effetto sia lo stesso delle capacità dei diversi condensatori. Quindi, la capacità equivalente è il rapporto tra la carica dell’intero circuito e la relativa differenza di potenziale.
Nella risoluzione di un problema di fisica dove è presente un circuito con più condensatori, l’obiettivo è arrivare a un solo condensatore con capacità equivalente.
A seguire trovi la definizione di condensatori in serie e in parallelo, le differenze e le formule, che ti aiuteranno a distinguere i condensatori in serie da quelli in parallelo.
Questi concetti sono analoghi a quelli già trattati per le resistenze. Leggi anche: Le resistenze in serie e in parallelo. In più leggi come avviene il processo di carica e scarica di un condensatore.
Condensatori in serie
Come vengono collegati due condensatori in serie?
Due condensatori sono in serie quando l’armatura caricata negativamente di uno è collegata all’armatura caricata positivamente del successivo, o viceversa.
La carica accumulata su entrambi deve essere la stessa, invece la differenza di potenziale è data dalla somma delle differenze di potenziale dei singoli condensatori, secondo le formule:
Q = Q1 = Q2 = Qn
ΔV = ΔV1 + ΔV2 + ΔVn
L’inverso della capacità equivalente di una serie di condensatori è la somma degli inversi delle capacità dei singoli condensatori.
1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 +…+ 1/Cn
Proprio perché è la somma dei reciproci, la capacità equivalente di una serie di condensatori è sempre più piccola della capacità dei singoli condensatori.
Solo nel caso di un circuito con due condensatori si può usare la formula semplificata:
Ceq = (C1·C2)/(C2 + C1).
Condensatori in parallelo
Due condensatori sono in parallelo quando le due armature sono collegate alla stessa differenza di potenziale, cioè quando sono collegati da fili diversi che si raccordano negli stessi punti al filo del circuito.
La carica accumulata potrebbe non essere la stessa. Mentre la differenza di potenziale fra quei due punti deve essere identica, secondo le formule:
Q = Q1 + Q2 + Qn
ΔV = ΔV1 = ΔV2 = ΔVn
La capacità equivalente di un parallelo di condensatori è data dalla somma delle capacità dei singoli condensatori:
Ceq = C1 + C2 + Cn
Quindi, in questo caso la capacità equivalente del circuito sarà sempre maggiore della capacità del singolo condensatore.
Per capire meglio la teoria, guarda anche la videolezione sui condensatori in serie e in parallelo con un esercizio svolto dalla nostra tutor di fisica.
Video e immagini nel testo di Eleonora Parlanti, tutor WAU!
Immagine in evidenza di Pok Rie da Pexels
