25.7:

Condensatore con un dielettrico

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Physics
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JoVE Core Physics
Capacitor With A Dielectric
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April 30, 2023

I condensatori a piastre parallele sono costituiti da due piastre conduttrici separate da una certa distanza. Tuttavia, è meccanicamente difficile tenere le grandi piastre parallele l’una all’altra senza un contatto effettivo. Pertanto, uno strato dielettrico è comunemente posizionato tra le piastre, che fornisce una soluzione semplice per tenere insieme le piastre con un piccolo spazio e aumenta la capacità del condensatore.

I dielettrici sono materiali non conduttori senza elettroni liberi o debolmente legati. Quando un dielettrico viene posizionato in un campo elettrico, i dipoli si allineano lungo la direzione del campo. Lo stesso fenomeno si verifica quando uno strato dielettrico riempie lo spazio tra le piastre di un condensatore. L’allineamento del dipolo riduce la tensione attraverso le piastre, aumentando la capacità. Tuttavia, la quantità di carica viene conservata.

La capacità aumenta sempre quando viene introdotto uno strato dielettrico tra le piastre e il fattore di cui aumenta è la costante dielettrica. Se C0 è la capacità iniziale e C è la capacità dopo l’introduzione di un dielettrico, sono correlati in termini di costante dielettrica:

Equazione1

L’energia elettrica immagazzinata da un condensatore è influenzata anche dalla presenza di un dielettrico. Quando l’energia immagazzinata in un condensatore vuoto è U0, l’energia U immagazzinata in un condensatore con un dielettrico viene ridotta di un fattore κ, come dato nell’equazione (2):

Equazione2