Carica condensatore

ATTIVITA'

1-Misurare la tensione Vc sul condensatore al variare del tempo

Fissa un valore per Va e C, agendo sui rispettivi slider.

Scegli un fondo scala del voltmetro 3V o 30V (Puoi cambiare la scala anche durante la simulazione per leggere meglio il valore della tensione)

Premi RESET.

 

Premi START/STOP per far partire la simulazione. Il condensatore comincia a caricarsi: la lancetta del voltmetro comincia a salire.

Leggi e annota la tensione raggiunta ai capi del condensatore e il tempo trasacorso.

Se la lancetta del voltmetro sale molto velocemente, puoi premere START/STOP leggere il tempo e ripartire premendo nuovamente lo stesso tasto

Elabora i risultati in foglio Excel. Puoi scaricare un esempio QUI

 

2-Misura quanto tempo impiega il condensatore a raggiungere una tensione pari al 63% di Va

Confronta questo tempo con la costante di tempo  t =RC

Ripeti la misura scegliendo altri valori di Va e C (R è fissato a 1 Megaohm)

 

 

Teoria cenni introduttivi

La tensione Vc ai capi di un condensatore dipende dalla carica q in essa immagazzinata e dalla sua capacità C secondo la formula:

Se carichiamo il condensatore con una corrente costante i, la carica immagazzinata, dopo un certo tempo t, sarà uguale a

e la ddp del condensatore sarà proporzionale al tempo trascorso.

Se il condensatore viene caricato con una tensione costante Va attraverso un resistore R la tensione ai capi del condensatore aumenterà al passare del tempo:

Il prodotto R*C che appare nella formula viene spesso indicato con la lettera greca t (tau) ed è chiamato “costante di tempo”. La tensione Vc aumenta con il tempo, ma non in modo proporzionale. All’inizio si carica velocemente poi man mano si carica sempre più lentamente.

Dalla tabella sopra si vede che dopo un tempo pari a 0,5t il condensatore si carica a circa il 39% della tensione massima (Va). Dopo un tempo pari a 1t la tensione raggiungerà un valore pari a circa il 63% di Va. Poichè il condensatore si carica sempre più lentamente, teoricamente non dovrebbe mai raggiungere il valore di Va. In pratica si considera il condensatore carico dopo trascorso un tempo pari a 4-5t

Teoria approfondimento

 

FORMULE UTILI

Carica del condensatore

Un condensatore si carica con una tensione costante Va attraverso una resistenza Rc. Tensione raggiunta dal condensatore (Vc) dopo un tempo t:

Il condensatore per raggiungere una tensione Vc  impiegherà un tempo pari a: