Utilizzo pratico dei condensatori

[empena]

Ciao a tutti, ho iniziato ad avventurarmi nel mondo dell'elettronica e mi trovo a realizzare questo "semplice" circuito.

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Ho studiato i condensatori a livello teorico, ma non riesco a capire il loro utilizzo pratico nel circuito qui sopra.

Oppure in quest'altro circuito:

Senza nome.png (7.72 KiB) Osservato 13411 volte

Grazie in anticipo..

[lillo]

in attesa di chi può spiegarti meglio i circuiti postati...
i condensatori hanno varie funzioni, che cambiano in base all'applicazione.
nei circuiti elettronici spesso hanno il compito di filtrare le componenti continue;
o in altri casi, ad esempio dopo un ponte, servono a livellare la tensione in uscita;
o ad esempio in impiantistica il loro compito è quello di rifasare i carichi.

[brabus]

Ciao empena, benvenuto nel forum!
Innanzitutto complimenti per l'impostazione grafica, hai impaginato davvero bene il tuo post, questo è indice di grande ordine.
Riconosco lo stile "Nuova Elettronica", e dunque capisco come mai tu non conosca bene il principio base che porta all'utilizzo dei condensatori. NE tende a essere un po' troppo pratica, qui ci vuole un pizzico di teoria.

Allora, per farla breve, il condensatore funziona così:



Questo è il succo. Fine.
Il resto viene di conseguenza.

Se ti è più facile, puoi vederlo come un serbatoio d'acqua: la corrente I diventa il flusso d'acqua, la tensione V ai capi diventa il livello interno: l'equazione non cambia!

Veniamo alle applicazioni pratiche, con un paio di esempi.
L'azione filtrante del condensatore sulle linee di alimentazione deriva dal fatto che una veloce corrisponde necessariamente a una grande corrente I. Ora, se la corrente arriva da uno spike sulla linea di alimentazione, se la "ciuccia" il condensatore e l'incremento di tensione sarà moderato; viceversa, se la corrente I è richiesta dal carico sottoforma di assorbimento impulsivo, ci pensa il condensatore a fornirla, "svuotandosi" di poco (sempre se C è sufficientemente grande... diciamo adeguato alle richieste del circuito). Alles klar?

Andiamo avanti: puoi vedere l'equazione sopra come una operazione di derivazione. Se la tensione ai capi del condensatore ha andamento sinusoidale, secondo l'equazione la corrente avrà andamento cosinusoidale. Questo significa che in un piano fasoriale V ed I sono ortgonali... ed ecco spiegato l'utilizzo del condensatore come elemento rifasatore (come diceva lillo), o... come parte di un gruppo oscillante LC (come quello nel secondo disegno che hai postato)! In quel caso l'induttore completa il duetto, poiché l'equazione che ne descrive il comportamento dinamico è esattamente duale:



Questa formula, valida per l'induttore, è da ricordare assieme alla precedente, anche sotto sedazione (come diceva il mio vecchio docente di Elettrotecnica). Dovessi essere svegliato dal terrore nel cuore della notte, devi poter citare le formule suddette!

La discussione potrebbe proseguire per ore, pertanto è necessario conoscere un po' più di te, empena. Qual è la tua preparazione? Cosa fai di bello nella vita?

Ciao!

[empena]

Grazie a entrambi della risposta, ma non sono ancora riuscito a capire.

Concordo sul fatto che Nuova Elettronica tenda a essere un po' troppo pratica; sapreste quindi consigliarmi un buon "manuale" per imparare almeno le basi di elettronica??

Ho terminato il terzo anno di ITIS (telecomunicazioni) durante il quale abbiamo trattato i fondamenti di elettronica digitale.

Posto anche il programma che abbiamo svolto a scuola se può aiutare:

COMPONENTI E RETI ELETTRICHE IN REGIME CONTINUO
Introduzione reti elettriche. Tensione, corrente, generatore di tensione e di corrente; caratteristica V-I.
Convenzioni di segno, utilizzatore e generatore. Leggi di Ohm.
Reti con resistenze serie e parallelo e un generatore: calcolo delle correnti.
Leggi di Kirchhoff per le tensioni e per le correnti; calcolo delle correnti per circuiti con più maglie.
Teorema di Thevenin. Trasformazione stella - triangolo (con R uguali). Partitore di tensione.
FONDAMENTI DI ELETTRONICA DIGITALE
Porte logiche: simboli, funzioni svolte e relative tabelle della verità. Funzioni logiche.
Regole, teoremi e proprietà dell'algebra di Boole (De Morgan, assorbimento ecc.).
Progetto a mintermini e semplificazione di una funzione logica. Passaggio a porte Nand universali.
Multiplexer e Demultiplexer, Decodificatore binario., Sommatori (half e full adder):
funzionamento, caratteristiche schemi, tabelle della verità.
Mappe di Karnaugh per la semplificazione delle funzioni logiche (max 4 variabili).
Logica sequenziale: Latch set-reset (porte Nand e Nor): funzionamento e tabella della verità
Flip-Flop di tipo JK, D, T (simbolo, tabelle, funzionalità) e relativi schemi. Circuito formatore di impulso.
Applicazioni dei FF: contatori asincroni (con diagramma temporale), modalità up/down.
Contatori sincroni, shift register e applicazioni.
Memorie RAM (bus dati, indirizzi e di controllo) e banchi: decodifica degli indirizzi, capacità della memoria.
INTRODUZIONE AI SISTEMI DI TELECOMUNICAZIONE
Introduzione ai sistemi di telecomunicazione: tipologia di segnali utilizzati; definizione di: sistema di
telecomunicazione; trasduttore; trasmettitore/ricevitore/transceiver; canale trasmissivo
Trasmissione dei segnali: distorsione, il rumore ed il rapporto S/N, l'interferenza e l'attenuazione. Funzione di
un modem: modulazione e demodulazione; modem in banda base. La multiplazione dei segnali.
Sistemi di telecomunicazione digitale: il concetto di modulazione TDM, rigenerazione, qualità (BER).
Differenza fra codifica di sorgente e di canale. Necessità dei protocolli. Cosa sono i sistemi di comunicazione
cellulari, televisivi a diffusione (broadcasting) e convergenti (multiservizio)
RETI IN REGIME SINUSOIDALE
Definizione. Correnti continue e alternate. Il segnale sinusoidale (ampiezza, frequenza/periodo, fase).
Ritardo/anticipo; valore efficace e potenza di una sinusoide. Sinusoidi e fasori.
Resistenza, condensatore e induttore in regime sinusoidale. Calcolo della reattanza e sfasamento I/V.
Impedenza induttiva e capacitiva serie (RC, RL): modulo e fase dell'impedenza.
BIPOLI E QUADRIPOLI
Definizione di Bipolo; bipolo generatore e utilizzatore. Condizione di adattamento fra generatore e carico.
Adattamento nel caso puramente resistivo. Potenza disponibile di generatore.
Quadripoli: definizione. Impedenza d'ingresso e d'uscita; calcolo per quadripoli a 'L', a 'T' e a 'pigreco'.
Impedenza caratteristica di un quadripolo simmetrico. Valori tipici di impedenza per le linee di trasmissione.
Scale di tipo logaritmico: vantaggi. I Bel e i Decibel; decibel per le potenze e per le tensioni.
Attenuazione di tensione e di potenza.
INTRODUZIONE ALLE RETI DI TELECOMUNICAZIONE
Struttura di una generica rete. Tipi di terminali, sistemi di accesso, nodi. Terminale di utente.
Sistemi di accesso, nodi di commutazione, collegamento fra nodi.
Principi di commutazione di circuito e di pacchetto.
Caratteristiche generale delle reti multiservizio.
Organismi internazionali di standardizzazione.

[brabus]

Direi che al terzo anno di I.T.I.S. dovreste avere una buona infarinatura sulle reti in regime sinusoidale.

Da lì si tratta solo di ragionarci, e capire che la continua non è mai "continua", e che Fourier ('sto guastafeste) si infiltra dappertutto!

Per imparare le basi dell'elettronica direi che... questo forum è un ottimo manuale!

A me ha dato un aiuto fondamentale durante il mio cammino a Ingegneria, quindi ti posso assicurare che di carne al fuoco ce n'è, e parecchia!

Ma andiamo avanti col nostro amico condensatore: qual è il tuo dubbio più grande?

p.s.: avete visto qualcosa a scuola in merito alle equazioni di Maxwell? Elettrostatica elementare, teorema di Gauss?

[empena]

1)cosa intendi con la continua non è mai "continua"??

2) Per imparare le basi dell'elettronica direi che... questo forum è un ottimo manuale! Infatti su questo forum ci sono una serie di articoli molto interessanti, però io non ho trovato una guida passo passo partendo da 0 e in molti articoli ci sono concetti che ancora non conosco e che mi risultano difficili da capire.

3) A scuola non abbiamo mai visto niente in merito alle equazioni di Maxwell o Elettrostatica elementare o teorema di Gauss.

A scuola riguardo ai condensatori abbiamo visto: la formula Q = C*V e poi il prof ci ha detto che in regime sinusoidale la corrente è in anticipo di 90° rispetto alla tensione. Infine abbiamo visto come calcolare la reattanza tramite la formula: XC = 1/(2*(Pigreco)*f*C).. e quindi I=V/Xc. fine

io non capisco se nel condensatore passa o meno corrente nel senso che ho letto non molto tempo fa che in un condensatore scarico passa corrente ma la tensione è 0V. Quando invece è carico si ha tensione ai suoi capi ma non passa più corrente perché è come un circuito aperto. Ma se le armature sono separate da dielettrico come fa a passar corrente??

[brabus]

1)cosa intendi con la continua non è mai "continua"??

Vedila così: quando prendi una pila da 9V e la colleghi a una lampadina, ciò che osservi è l'accensione della lampadina, in maniera pressoché istantanea. È facile calcolare la corrente nel filamento, la potenza dissipata, il rendimento energetico della lampadina, le perdite sui fili, etc. Roba di basso livello.
La cosa interessante, e di massima utilità, è lo studio del transitorio. Cosa succede nella frazione di secondo in cui chiudo il circuito? Come variano le tensioni e le correnti nel tempo?
Sapevi che a freddo la resistenza del filamento di una lampadina è considerevolmente più bassa rispetto alla resistenza misurata a lampadina calda?

Guarda un po' qui: http://www.freescale.com/files/analog/doc/app_note/AN4049.pdf
Banale lampadina alogena da 55W, alimentata a 16V. Dovresti avere una corrente a regime di circa 3,5A.
Ebbene, al momento dell'accensione ti ritrovi con un picco di... 73,6A!

Questo significa che durante l'accensione puoi assistere a fenomeni di vario tipo, ad esempio picchi spaventosi, andamenti oscillatori, smorzati, pulsanti, chi più ne ha più ne metta! Non te l'aspettavi, eh?
Prova a usare un filo lungo 100m per accendere la lampadina... o avvolgere il filo attorno a un nucleo ferromagnetico... cosa succede?

Per questo dico che "la continua non è mai continua"... la continua può esistere solo dopo che il transitorio si è esaurito, e magari porta pure con sé qualche strascico esponenzialmente decadente

Aggiungici pure il fatto che "sopra la continua" avrai sempre, comunque, e in ogni caso... il rumore! E il rumore altro non è che un esercito di sinusoidi piccoline, che messe tutte insieme fanno il tifo da stadio!

Per comprendere a fondo questi meccanismi serve un po' di matematica, ma puoi arrivarci tranquillamente a intuito.

2) Per imparare le basi dell'elettronica direi che... questo forum è un ottimo manuale! Infatti su questo forum ci sono una serie di articoli molto interessanti, però io non ho trovato una guida passo passo partendo da 0 e in molti articoli ci sono concetti che ancora non conosco e che mi risultano difficili da capire.

Trovare una guida che parta veramente da zero è impossibile. Chi può definire davvero cos'è lo "zero"? Dovremmo forse partire dalla legge di Ohm? Probabilmente qualcuno la troverebbe ancora difficile, a causa di lacune matematiche.
Dovremmo partire dallo studio delle frazioni, o ancor prima, dalla definizione di numero naturale?
Come vedi sta al buon senso della singola persona giudicare il proprio livello di conoscenza, e studiare ciò che più si confà alle proprie possibilità, incrementando gradualmente la confidenza con la materia.
Un mio grande docente diceva: << È più difficile discriminare con certezza ciò che si sa da ciò che si sa di non sapere, piuttosto che cercare di imparare tutto ciò che non si sa >>. Ti lascio qualche giorno per rifletterci su.
Sono sicuro che ti troverai benissimo qui, e ricorda: non farti problemi a chiedere. Fosse la domanda più stupida della terra, per cortesia, scrivila e pretendi una risposta!

3) A scuola non abbiamo mai visto niente in merito alle equazioni di Maxwell o Elettrostatica elementare o teorema di Gauss.

OK. Questo serve per comprendere il tuo stato, e tararci nel dettaglio delle risposte. Non ti preoccupare, di sicuro Maxwell lo incontrerai prima o poi!

io non capisco se nel condensatore passa o meno corrente nel senso che ho letto non molto tempo fa che in un condensatore scarico passa corrente ma la tensione è 0V. Quando invece è carico si ha tensione ai suoi capi ma non passa più corrente perché è come un circuito aperto. Ma se le armature sono separate da dielettrico come fa a passar corrente??

Vedila così: come fa un serbatoio ad accumulare l'acqua, se non c'è un tubo d'uscita?
È vero che all'interno del condensatore non passa corrente, ma è altrettanto vero che sulla superficie delle armature si radunano le cariche!
Vedi il condensatore come una coppia di parcheggi non comunicanti, costruiti uno accanto all'altro, mezzi pieni per comodità. Fai entrare le macchine da una parte, e ordina a quelle dell'altro parcheggio di uscire. Cosa vedi? Vedi un flusso di macchine che entrano da una parte ed escono dall'altra, sembra che al posto di due parcheggi ci sia un'autostrada.

Risultato: ai morsetti sembra che la corrente scorra all'interno del condensatore, mentre invece un'armatura si carica, e l'altra si... scarica!
Le cariche, ovviamente di segno opposto, si "parcheggiano" ordinatamente sulle armature.
Quando il parcheggio è pieno, le macchine si scontrano, o meglio, pur di entrare spingono quelle già presenti ad oltrepassare il muretto che sta tra i due parcheggi (chiamiamolo dielettrico valà), e nella pratica il condensatore esplode (non è uno scherzo, lo fa davvero, appunto quando la tensione supera il valore prestabilito dal costruttore).

Questa spiegazione potrebbe essere tratta dal libro "elettromagnetismo per salumieri", ma tant'è... a suo tempo a me ha aperto gli occhi su tanti aspetti del condensatore.

Che poi si parli di impedenza, di fasori, di anticipo di fase, etc., ecco, quelle sono problematiche sulle quali bisogna sbattere la testa, cercare di capire il più possibile, e lasciare al tempo il ruolo di enzima: ti accorgerai sempre di più di quanto i conti tornino, e osserverai i condensatori (ma perché no, tutti i passivi) con occhio ben diverso.


p.s.: quando hai tempo parliamo degli induttori!

[empena]

1 cosa: Grazie mille Alberto per la tua pazienza e per le tue spiegazioni.

2 cosa: riguardo al manuale partendo da 0, in qualche post precedente ho messo il programma svolto a scuola quest'anno, magari potresti darmi dei consigli su argomenti da studiare partendo da lì. Magari iniziando a vedere qualcosa anche di elettronica analogica. Sopratutto mi piacerebbe conoscere bene i componenti passivi in modo tale poi da essere in grado di realizzare un alimentatore stabilizzato regolabile su cui iniziare a provare dei circuiti e capirne il funzionamento. a scuola il prof ci ha detto che in elettronica i principali componenti sono 3: resistenze, condensatori e induttori.

3 cosa: riguardo a sto maledettissimi condensatori ad esempio ancora nel primo post, nel circuito del crepuscolare, il piedino numero 5 è collegato ad un condensatore. da quello che ho capito fino ad ora: elettroni sull'armatura negativa si spostano su quella positiva. ma ciò non si ottiene semplicemente collegando il cavetto direttamente al piedino 5 dell'integrato??

gli altri due condensatori hanno il compito di :

C3 : come mi hai spiegato assorbire eventuali spike sulla linea di alimentazione.

e c1???

Grazie in anticipo