Il condensatore piano: capacità, energia immagazzinata nel condensatore, effetto dei dielettrici sulla capacità

Definizione e carica

Un condensatore piano è formato da due armature metalliche parallele di area $A$, separate da una distanza $d$. Collegato a un generatore, accumula carica $+Q$ su un'armatura e $-Q$ sull'altra; il processo si arresta quando la differenza di potenziale tra le armature uguaglia quella del generatore.

Capacità e dielettrici

La capacità elettrica misura quanta carica si immagazzina per unità di tensione:

Si misura in farad (F). Nel vuoto, per un condensatore piano:

La capacità non dipende da $Q$ o $\Delta V$ a parità di geometria e materiale. La carica immagazzinata è $Q=C\Delta V$. Inserendo un dielettrico con costante relativa $\varepsilon_r>1$, si ha $C=\varepsilon_r C_0$: la capacità aumenta e, a tensione fissata, aumenta anche la carica.

Energia immagazzinata

Caricare il condensatore richiede lavoro, immagazzinato come energia potenziale elettrostatica:

L'energia cresce con il quadrato della tensione.

• $C$ è la capacità;
• $Q$ è la carica su una singola armatura;
• $\Delta V$ è la differenza di potenziale;
• $U$ si misura in joule (J).