FISICA SPERIMENTALE II! Corso di laurea in Chimica (6CFU, 48 ORE)!

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1 FISIA SPERIMENTALE II! orso di laurea in himica (6FU, 48 ORE)! ì Docente: laudio Melis, Ricercatore a tempo determinato presso il Dipartimento di Fisica! claudio.melis@dsf.unica.it!! Telefono Ufficio : !! Pagina web: Orario di Ricevimento:Venerdì dalle ore 5:00 alle ore 7:00! Presso il Dipartimento di Fisica, secondo piano torre ufficio 4!!!

2 apacità elettrica! Un sistema che permette di portare una grande quantità di cariche vicino ad un altro insieme di cariche si chiama ondensatore elettrico.! La capacità elettrica del condensatore indica, quanta carica si può immagazzinare in certe condizione (da definire):! Un condensatore viene detto carico, se i suoi piatti possiedono cariche uguali e di segno opposto +q e q. Però si fa riferimento alla carica di un condensatore, dicendo che è q il valore assoluto di queste cariche sui piatti. (q non è la carica netta per il condensatore nel suo complesso, che è nulla)! = q V farad= F = oulomb/volt = /V

3 apacità elettrica! alcolare la capacità ele6rica (condensatore piano): a) Differenza di potenziale: V E ds = E ds = E d b) ampo ele6rico: Legge di Gauss: E da E : 0 ε 0 E da = q campo ele6rico tra i pia? q = ε E A q V + + = ε E A A = 0 ε = E d d = 0 = q V La costante ε 0 =.85 0 Si può anche scrivere come ε0 = = 8. m m 8 F 85 pf

4 ondensatori collegati in parallelo: la differenza di potenziale, applicata al loro insieme, è la stessa differenza di potenziale applicata a ognuno di essi. La carica totale q immagazzinata nei condensatori è la somma delle cariche acquistate da ciascuno di essi.! condensatore equivalente: Più condensatori in parallelo equivalgono a uno unico condensatore che abbia carica pari alla carica totale dei condensatori da6 e la medesima loro differenza di potenziale. significa: q = V q = V q 3 = 3 V q ( + + ) V = q + q + q3 = 3 q eq = = + + In generale: 3 eq = j V j= n 4

5 ondensatori sono in serie : la differenza di potenziale V applicata alla combinazione di condensatori stabilisce su di essi una carica q identica per tutti. La differenza di potenziale V applicata al complesso è la somma della differenza presenti su ogni condensatore.! Più condensatori in serie equivalgono a un unico condensatore che abbia la medesima carica dei condensatori date e una differenza di potenziale pari alla somma delle loro differenze di potenziale. V = V = V q + V V = + V 3 q = q V = q eq = = V q condensatore equivalente: n = + + = eq eq j= j

6 Due condensatori di 0. nf sono collegap in serie ed il loro complesso in parallelo con un condensatore di 00 nf. alcolare la capacità ele6rica equivalente. = = 0. nf e 3 = 00 nf. La capacità equivalente dei due condensatori in serie risulta da cui / = / + / = ( + )/( * ) = ( * )/( + ) = 00 nf. La capacità equivalente complessiva T è data dalla relazione T = + 3 =00 nf 3

7 Un condensatore di 60 µf viene caricato a V. a) Quanto vale la carica sul condensatore? b) Quanta energia è accumulata nel condensatore? a) In base alla definizione di capacità la carica sul condensatore è: Q = V = ( 60µ F)(V ) = 70µ b) L energia accumulata è: L = QV = (70µ)(V ) = 430µJ o invece: L = V = (60µF)(V ) = 430µJ

8 Un condensatore di capacità =0.7µ F è collegato in serie con un condensatore di capacità =0.3µ F. Questa combinazione è collegata in parallelo con un condensatore 3 di capacità 3 =0.4µ F. Ai capi di tale sistema viene applicata una tensione V 0 =4 V. Si calcoli a) La capacità risultante del sistema; b) Le tensioni V, V, V 3 ai capi di ciascun condensatore. Supponendo che ai capi dell intero sistema sia mantenuta la tensione V 0, il condensatore viene, poi. riempito con un diele6rico di costante diele6rica relapva ε r = In tali condizioni, si calcolino: c) Le cariche q, q, q 3 presenp sulle armature di ciascun condensatore

9 La capacità risultante del sistema è b) Siano V, V, V 3 le tensioni ai capi dei condensatori,,3. Siano q, q, q 3 le cariche presenp sulle armature di ciascun condensatore. Tra le tensioni ai capi di ciascun condensatore sussiste la relazione seguente: Inoltre, in virtù del collegamento in serie tra il condensatore e il condensatore, si ha che

10 che insieme alla relazione fornisce i risultap seguenp: c)a causa dell inserimento del diele6rico la capacità diventa e dunque, in tali condizioni, le tensioni ai capi dei condensatori e saranno date dalle seguenp espressioni

11 Perciò, in tali condizioni, le cariche presenp sulle armature dei condensatori e saranno

12 Sulle armature del condensatore 3 vi sarà una carica

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