Unità di misura della resistenza: ohm ( ) V R. Conduttanza elettrica C=1/R Unità di misura: Ω -1 o Siemens (S)

Transcript

1

2

3 1 a Legge di Ohm Il rapporto fra la d.d.p. V tra due punti di un conduttore metallico a temperatura costante e l intensità di corrente I che fluisce in esso è costante. Tale rapporto, caratteristico di ciascun conduttore, viene individuato dal simbolo R e prende il nome di resistenza elettrica del conduttore. I + R vt i t Unità di misura della resistenza: ohm () 1V 1 1 A - V R Conduttanza elettrica C=1/R Unità di misura: Ω -1 o Siemens (S) 1S 1 1 Un elemento circuitale che presenta una resistenza elettrica è detto resistore I conduttori che seguono la legge di Ohm sono detti ohmici. I semiconduttori NON sono conduttori ohmici. Nel caso di conduttori non ohmici, il rapporto R fra v(t) ed i(t) dipende dal valore della d.d.p., ovvero R=f(V)

4 Resistori Fissi Variabili Trimmer Trimmer, potenziometri e reostati Potenziometri Dipendenti da grandezze fisiche Fotoresistenze (luce) Termistori (temp) PTC (>0) o NTC (<0) La resistenza varia con la temperatura secondo la legge R T R T 0 1 R 0 = resistenza a 0 C

5 A strato di carbone Il valore ohmico di questa resistenza viene fissato asportando una quantità più o meno grande di carbone così da formare una spirale lungo il cilindro. Questo tipo di resistenza è disponibile sul mercato in differenti formati che corrispondono a potenze di 1/8, 1/4, 1/3, 1/2, 1 e 2 watt con tolleranza dell 1%, 2%, 5%, 10% e 20%. Bobinata Viene utilizzata esclusivamente nei casi in cui si prevede una forte dissipazione di calore (potenze nell ordine dei 100 watt) e non si richiede una grande precisione del valore ohmico (tolleranza tipica 10%). R=24 ±5% R=0.1k ±10%

6 Colore Valore Moltiplicatore Tolleranza (%) Esempio 4 Anelli (Marrone=1), (Nero=0), (Arancio=3) 10 x 10 3 = 10k ohm Tolleranza (Oro) = ±5% Esempio 5 Anelli (Giallo=4), (Violetto=7), (Nero=0), (Rosso=2) 470 x 10 2 = 47k ohm Tolleranza (Marrone) = ±1% Nero Marrone 1 1 ±1 Rosso 2 2 ±2 Arancio 3 3 ±0.05 Giallo Verde 5 5 ±0.5 Blue 6 6 ±0.25 Violetto 7 7 ±0.1 Grigio Bianco Oro - -1 ±5 Argento - -2 ±10 Niente - - ±20 R R 1 Toll 100 n %

7 E E E24 E E La serie totale di tutti i valori di tutta la gamma si ottiene moltiplicando per 10, 100, 1.000, , , le cifre della tavola precedente.

8

9 DIELETTRICO La proprietà fondamentale del condensatore, di accogliere e di conservare cariche elettriche, prende il nome di capacità. d S C Q V Q è la carica elettrica espressa in Coulomb (C) V è la tensione espressa in Volt (V) ARMATURE Unità di misura: Farad (F) o sottomultipli 1 F 1 Coulomb 1Volt Il valore capacitivo è determinato dalla superficie delle armature (S), la loro distanza (d) e dalla natura del dielettrico interposto ( r ). S non può essere molto grande per motivi di ingombro nei circuiti, d non può essere molto piccolo perché il campo E = V/d diventa troppo grande e può rompere il dielettrico. S C 0 r d Fm Materiale ARIA 1,0059 POLISTIROLO 2,5 CARTA PARAFFINATA 2,5 6 MICA 6,8 Pentossido di TANTALIO 26 CERAMICA r

10 Avvolti Carta Carta metallizzata Mica (armature in // per sommare capacità)

11 Ceramici Il dielettrico dei condensatori ceramici è costituito generalmente da una massa ceramica la cui costante dielettrica può essere variata tra 10 e mediante opportune composizioni. I condensatori ceramici a bassa costante dielettrica si distinguono per la stabilità del valore capacitivo e per le perdite molto basse, e quindi sono i preferiti per l'utilizzo nei circuiti oscillanti e ad alta precisione. I condensatori ad elevata costante dielettrica permettono di ottenere capacità elevate con scarso ingombro. I condensatori ceramici hanno in generale piccole dimensioni, e vengono utilizzati di preferenza nella tecnica delle alte frequenze. A seconda delle necessità sono disponibili in molte forme costruttive. La forma di condensatore ceramico più diffusamente utilizzata è quella a disco, formata cioè da un dischetto di ceramica metallizzato sulle due facce, sulle quali vengono saldati i terminali.

12 Elettrolitici Realizzano le capacità più elevate, mediante la grande superficie delle armature e il piccolissimo spessore del dielettrico. Un armatura (anodo) è costituita da un foglio di metallo (alluminio o tantalio), sulla quale è stato formato, con un processo elettrochimico, uno strato di ossido che costituisce il dielettrico; l altra armatura è costituita da un fluido conduttore (elettrolita) trattenuto da uno strato di carta porosa; il collegamento con l elettrolita è realizzato mediante un secondo foglio di metallo (catodo).

13 Elettrolitici Il condensatore elettrolitico è polarizzato, cioè può essere collegato soltanto in un senso polo positivo all anodo, polo negativo al catodo Se si inverte la polarità il processo elettrochimico che si innesca tende a consumare lo strato di ossido sull anodo per formarlo sul catodo, portando alla rottura del condensatore. Anche una breve inversione di polarità è dannosa, poiché il catodo inizia ad ossidarsi diminuendo la capacità. Possono funzionare in corrente continua o con tensione continua a cui e sovrapposta una tensione alternata di valore massimo inferiore.

14

15 R ARM = resistenza delle armature R DIEL = perdite nel dielettrico C = valore nominale del condensatore L T = valore induttivo dovuto ai terminali del componente (reofori) C T = effetto capacitivo dei reofori L t e la C formano un circuito risonante serie con frequenza di risonanza (circuito in basso) f 1 2 t L C Alla frequenza di risonanza, il condensatore ha un impedenza più bassa (reattanza=0) rappresentata soltanto dalla resistenza serie. Perché possa funzionare correttamente da cortocircuito per le correnti di disturbo ad alta frequenza, è necessario che la frequenza di tali correnti rimanga al di sotto di quella di risonanza (dopo la frequenza di risonanza l ammettenza diminuisce nuovamente).

16 Come per le resistenze, esistono dei valori standard, rappresentati dalla seguente tabella Tabella dei valori commerciali di C Questi valori sono reperibili a partire dal pf fino ad arrivare ad alcune centinaia di µf in multipli che vanno di 10 in 10. Per sintetizzare valori non in tabella, si può far ricorso a connessioni serie o parallelo di condensatori C eq Ceq C1 C2 C C C C 1 2 n n Il valore di capacità di un condensatore normalmente viene stampato sul suo corpo con sigle alfanumeriche di diverso tipo. (Esiste anche un codice basato sull utilizzo di fasce colorate, ma è usato molto raramente).

17 Purtroppo, a differenza dei resistori, esistono diversi tipi di codifiche per determinare l'effettivo valore di capacità; e la tipologia di codice dipende anche dal tipo di condensatore considerato. Sigla americana: il valore di capacità viene sempre espresso in µf, non viene utilizzato lo zero prima della virgola la quale è rappresentata da un punto. Esempio: Una sigla come.022 indica una capacità di 22 nf. Sigla europea: il valore di capacità viene scritto sostituendo alla virgola il simbolo del sottomultiplo relativo al valore. Esempio: Una sigla come 4p7 indica una capacità di 4,7 pf. Sigla asiatica: è simile al codice colori ma, anziché stampare le bande colorate, vengono scritte 2 cifre valore ed una terza moltiplicativa che indica quanti zeri aggiungere dopo le cifre valore. Il valore finale che indica la capacità è espresso in pf. Esempio: La sigla 103 indica una capacità di pf che equivale a 10 nf. Anche la sigla, per es. 473K = 473 kpf = 473 nf

18 Oltre alla sigla valore sul corpo si trovano altri simboli che indicano la tolleranza del condensatore e la tensione di esercizio. Questi due valori sono standard per tutti i tipi di sigle e si compongono in questo modo. Tolleranza: Viene indicata da una lettera subito dopo la sigla valore, le lettere di uso più frequente sono J - K - M, ed indicano rispettivamente 5% - 10% - 20%. Tensione di esercizio: Viene espressa direttamente in volt stampando subito il valore. ESEMPI 332 J 250: La sigla indica un condensatore di 3300 pf, 5% di tolleranza e 250V di tensione massima..012 K 600: La sigla indica un condensatore di 12 nf, tolleranza 10% e 600V come tensione massima di funzionamento. 5p6 J 63: La sigla indica un condensatore di 5,6 pf, tolleranza del 5% e 63V di esercizio.

19

20 E un elemento elettrico duale del condensatore. l N A H - e + Quando il filo avvolto è attraversato da corrente, si genera un flusso magnetico che è direttamente proporzionale alla corrente che lo attraversa, attraverso una costante L che prende in nome di (auto) induttanza: I t Li t v t d t di t L dt dt

21 permeabilità magnetica del nucleo (solenoide) A sezione del solenoide l lunghezza del solenoide N numero di spire L N A 2 2 N AL Per la realizzazione degli induttori, si utilizzano nuclei ferromagnetici, di cui in genere viene fornito l indice di induttanza A A L

22 Realizzazione Induttore Si ha a disposizione un nucleo di ferrite caratterizzato da un indice di induttanza A L = 2770 nh Per ricavare il numero di spire necessarie, si deve tener conto della relazione L(nH) = N 2 xa L Da cui si ricava per L=1mH un numero di spire pari a circa 19

23

24 A K A K vak i t I e V T 0 1 I 0 = corrente inversa di saturazione v AK = d.d.p. applicata tra anodo (A) e catodo (K) η = costante di valore 1 per il germanio e compreso tra 1 e 2 per il silicio V T =(K T)/q = tensione equivalente di temperatura (26 mv a 300 K)

25 All aumentare della tensione inversa, cresce l intensità del campo elettrico all interno della regione di svuotamento, fino a quando il diodo entra nella regione di rottura. Il valore della tensione in corrispondenza della quale avviene la rottura è detta tensione di rottura o di Zener V Z che può assumere valori da 2 a 2000 V. I K K V Z V ZK I Z I Z V AK V S I Z I Z A A

26 Un LED è una giunzione p-n polarizzata in diretta, in cui i portatori iniettati nelle regioni dove sono minoritari (quindi elettroni nella zona p e lacune in quella n) ricombinano radiativamente, portando all emissione di luce. Questo processo accade in una zona a cavallo della zona di svuotamento