Condensatore e messa a terra

[theiden]

Avrei una domanda teorico/concettuale, con i numeri mi riferisco alle immagini in allegato.
Nel circuito 1 si dovrebbe ottenere una carica positiva sull'armatura destra del condensatore e una negativa su quella sinistra. go trovato degli schemi come il 2 in cui è presente la terra ma immaginavo fosse semplicemente il riferimento (schema 3) dato che questi simboli spesso sono confusi. In 3 mi dovrebbe dire semplicemente che considero 0 il potenziale sull'armatura a sx e e di conseguenza positivo quello a dx, pur avendo cariche negative a sx e positive a dx.
Poi ho trovato anche lo schema 4 quindi h pensato che effettivamente poteva essere proprio la terra. Se fosse la terra nel circuito 2 e 4 l'armatura di sx avrebbe carica zero, giusto? (oppure rimane comunque caricata negativamente?) mentre quella di dx positiva. Nel circuito 5 invece, secondo il ragionamento precedente, avrei l'armatura di dx neutra e quella di sinistra negativa.

praticamente in tutti i casi avrei la stessa ddp ma se volessi caricare positivamente e/o negativamente qualcosa (ad esempio un elettroscopio ponendo che sia sufficientemente sensibile anche per tensioni ordinari, come ho detto sono domande teoriche) dovrei invece usare diverse configurazioni, giusto?

[IsidoroKZ]

Domanda interessante, che ha tre livelli di risposta.

1) Tensioni, differenze di potenziale. In tutti i circuiti la ddp sul condensatore e` la stessa, poi dove metti il puntale nero del tester dipende da te, puoi definire come potenziale di riferimento quello che vuoi. Anche se una armatura fosse collegata a terra, puoi sempre prendere l'altra armatura come riferimento.

2) Cariche, quelle dell'elettrotecnica, niente elettroni! Qui bisogna fare l'ipotesi, abbastanza ben verificata, che il condensatore sia quasi ideale, che vuol dire solo un bipolo. In questo caso tutta la carica che entra da un lato del condensatore esce dall'altro. Anche il trasformatore lavora nello stesso modo, la corrente nella maglia e` uguale dappertutto, non sparisce. E in questo caso nel collegamento di terra non passa corrente e le cariche sulle due armature sono sempre uguali e opposte.

Detto diversamente se carichi un condensatore con una carica Q, che vuol dire facendo scorrere nel condensatore una carica Q, su una armatura avrai +Q e l'altra avra` -Q. Questa simmetria c'e` sempre. Poi supponi di staccare il condensatore dal circuito, le cariche +Q e -Q rimangono intrappolate. Adesso collega a terra una delle armature del condensatore, l'altra la lasci libera. Nel collegamento non scorre corrente, neanche un impulsino, e le due armature rimangono cariche a +Q e -Q. Della terra o di un altro pianeta non gliene frega nulla.

3) Cariche con condensatore non ideale, non bipolo. In questo caso le cose si complicano, ma prima di analizzarle vediamo il caso di un oggetto tutto conduttore (la solita sfera metallica). In questo caso se carichi la sfera e la colleghi a terra c'e` passaggio di corrente e la palla si scarica. Perche' qui si` e prima no? E domanda che faccio io: visto che nel collegamento scorre corrente per scaricare la sfera, dove si chiude questa corrente? Oppure decidiamo che Kirchhoff a bassa frequenza vale solo ogni tanto?

Il fatto e` che la palla da sola e` un condensatore la cui altra armatura e` il resto dell'universo, e nel caso specifico la terra, il pavimento vicino alla sfera. In questi casi per gli elettici (per i fisici no!) forse e` meglio vedere la situazione cosi`, modellando la capacita` esplicitamente

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

e allora torna ad essere utile Kirchhoff, si vede dove vanno le cariche...

E con un condensatore reale? Per studiare dove vanno le cariche bisogna considerare che ogni armatura ha anche una capacita` parassita verso il resto dell'universo, e quindi il condensatore puo` essere modellato in questo modo

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Il condensatore diventa un tripolo, con il terzo polo formato dalla terra. Ora si puo` parlare anche di carica assoluta su ogni armatura, MA la cosa interessante e` che se il condensatore fosse fatto esattamente da due armature a facce piane parallele, la carica che da` la tensione sul condensatore e` disposta sul lato interno delle due armature, e non si muove di li`, mentre la carica che si puo` misurare con un elettrometro si dispone sul lato esterno delle armature.

Che cosa capita attraverso l'armatura, visto che e` conduttrice, lo lascio per un'altra volta.

[IsidoroKZ]

E poi mi e` venuta una curiosita`: che cosa se ne fa un chimico di questa roba?

[theiden]

La risposta 3 è quella che cercavo

Il condensatore diventa un tripolo, con il terzo polo formato dalla terra. Ora si puo` parlare anche di carica assoluta su ogni armatura, MA la cosa interessante e` che se il condensatore fosse fatto esattamente da due armature a facce piane parallele, la carica che da` la tensione sul condensatore e` disposta sul lato interno delle due armature, e non si muove di li`, mentre la carica che si puo` misurare con un elettrometro si dispone sul lato esterno delle armature.

Credo di aver capito, grazie!

Che cosa capita attraverso l'armatura, visto che e` conduttrice, lo lascio per un'altra volta.

Ma come proprio ora che le cose si facevano interessanti? no comunque se è troppo lungo non importa, un'idea me la sono fatta. Chiedo solamente, cambiando leggermente argomento, è per questo che il Kelvin water dropper (che mi affascina moltissimo), di cui l'immagine qui sotto, non funziona se anche un solo contenitore è collegato a terra?

E poi mi e` venuta una curiosita`: che cosa se ne fa un chimico di questa roba?

In realtà nulla. Alla fine sto facendo cose completamente diverse, è solamente che questi argomenti mi appassionano incredibilmente da un punto di vista personale, un po' come tutte le scienze in realtà. Mi piace sia comprendere il funzionamento delle cose che fare pratica.