Carica e scarica di condensatori

[Ianero]

Buongiorno a tutti,
studiando i condensatori, mi trovo di fronte a una serie di "frasi" che non mi suonano bene, evidentemente per mie carenze che vorrei chiarire.
Dunque la prima è la seguente:

In un circuito dove è presente un condensatore, la corrente presente non è costante, ma diminuisce progressivamente, a causa delle forze repulsive crescenti che si hanno sulle armature del condensatore.

In un condensatore piano il campo elettrico esterno è nullo, a causa della somma vettoriale tra campo elettrico generato dall'armatura positiva e quello generato dall'armatura negativa, approssimabile a zero.
La repulsione delle cariche in circolazione nel circuito è legata quindi alla presenza di un campo elettrico fuori dal condensatore, che però non c'è

In un circuito elettrico dove è presente un condensatore, l'energia dissipata per effetto Joule è pari all'energia necessaria per caricare il condensatore. Se vogliamo utilizzare un condensatore per immagazzinare x Joule, siamo costretti a dissipare altrettanti x Joule.

...perché?

Infine, mi pongo io un'altra domanda. Nei circuiti del libro i condensatori vengono sempre utilizzati in un modo particolare, ovvero prima caricati con un generatore e poi immessi in un circuito senza un generatore.
Ovviamente la ddp esiste tra le armature del condensatore e quindi è come se il condensatore stesso funzionasse da generatore. Tutto chiaro.
Ma nei circuiti che vedo qui sul forum o altrove, i condensatori sono presenti insieme ad altri generatori.
Come funziona? Una semplice somma algebrica delle tensioni presenti? Come fa a scaricarsi un condensatore in un circuito dove è presente anche un altro generatore?
Scusate se sono domande stupide, ma voglio avere le idee chiare

[IsidoroKZ]

La prima domanda non l'ho capita bene. Sembra una spiegazione intuitiva messa in un contesto dove il livello di precisione dovrebbe essere piu` alto. Una "spiegazione" come quella che hai riportato va bene quando si raccontano le "storielle elementari" sui condensatori. Da dove arriva e che corso stai studiando?

La seconda domanda riguarda invece il caricamento di un condensatore attraverso una resistenza (potrebbe anche essere non lineare). Se fai riferimento a questo circuito

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

quando chiudi l'interruttore e il condensatore e` scarico, Vc=0, la corrente iniziale che circola nella resistenza vale V/R. Di mano in mano che passa il tempo il condensatore si carica, la sua tensione Vc sale, ai capi della resistenza R la tensione diminuisce e la corrente scende, come mostrato nel grafico.

Ora considera la potenza e l'energia dissipata nella resistenza e l'energia accumulata nel condensatore: le si calcola per mezzo di integrali (li sai? per questo e` importante sapere che cosa stai studiando). Salta fuori, ma che io sappia non c'e` una spiegazione intuitiva, salta fuori dicevo che alla fine della carica l'energia nel condensatore vale e la stessa energia e` stata dissipata dalla resistenza.

Pero` NON e` sempre vero che per immagazzinare una energia in un condensatore se ne debba buttare via altrettanta: questo vale solo se il condensatore e` caricato da una resistenza (anche non lineare). Se invece il condensatore e` caricato dall'energia che arriva da un induttore, il trasferimenton non dissipa nulla e abbiamo inventato i convertitori switching.

Sull'ultima domanda passo a qualcun altro. Probabilmente il libro fa solo degli esempi elementari, nella realta` quasi tutti i condensatori non sono collegati e scollegati dal circuito per caricarli e scaricarli (tranne qualche eccezione tipo circuiti a capacita` commutate e convertitori a commutazione)

[Ianero]

Da dove arriva e che corso stai studiando?

Studio sull'Amaldi per Licei.

quando chiudi l'interruttore e il condensatore e` scarico, Vc=0, la corrente iniziale che circola nella resistenza vale V/R.

Fin qui ci sono.

Di mano in mano che passa il tempo il condensatore si carica, la sua tensione Vc sale, ai capi della resistenza R la tensione diminuisce e la corrente scende, come mostrato nel grafico.

Benissimo, chiaro.

Ora considera la potenza e l'energia dissipata nella resistenza e l'energia accumulata nel condensatore: le si calcola per mezzo di integrali (li sai? per questo e` importante sapere che cosa stai studiando).

No purtroppo no. Nel programma di matematica non li abbiamo fatti. So solo concettualmente che si utilizzano per il calcolo di aree irregolari e algebricamente rappresentano l'operazione inversa della derivata, di più non so.

[Ianero]

Aspetta forse per la seconda ho trovato una semplice via... Dimmi se mi sbaglio...
L'energia immagazzinata in un condensatore deve essere alla fine del processo di carica:


Il lavoro totale che compie il generatore per portare le cariche dal polo positivo al negativo è sempre:


Poiché metà la assorbe il condensatore, per il principio di conservazione dell'energia, l'altra metà deve essere dissipata sulla resistenza per effetto Joule.
Dico bene o ho sbagliato tutto?

[IsidoroKZ]

Si` giusto, ottimo!

[Ianero]

Menomale
Bene quindi rimangono ancora le altre due domande, sopratutto l'ultima non riesco proprio a spiegarmela

[snaffo]

Come fa a scaricarsi un condensatore in un circuito dove è presente anche un altro generatore?
Scusate se sono domande stupide, ma voglio avere le idee chiare

Prova a pensare se hai già affrontato il discorso del Ripple sulle tensioni di alimentazione, se il condensatore non è abbastanza grosso, esso si scaricherà troppo rapidamente.

La sua carica/scarica dipende dalla costante di tempo del circuito.

[Ianero]

Non riesco a seguirti purtroppo.
Non ho affrontato l'argomento che mi hai detto, almeno non ancora.