Condensatore elettrico: cos’è, a cosa serve e quando si usa

Il condensatore elettrico è un piccolo componente che, sulla scia dell’evoluzione tecnologica, ha visto una sempre più larga diffusione nel tempo, con una richiesta crescente destinata ad aumentare negli anni a venire.

Scopriamo insieme che cos’è un condensatore elettrico, a cosa serve e quando viene utilizzato.

Definizione di condensatore

Per meglio comprendere l’argomento che andremo ad approfondire a breve, partiamo dalla definizione di condensatore.

Il condensatore elettrico, noto anche semplicemente come condensatore, è un dispositivo capace di accumulare energia sotto forma di campo elettrico, in maniera simile a una batteria.

In altre parole si tratta di una sorta di raccoglitore di carica elettrica che viene poi rilasciata nel momento in cui la stessa dovesse servire.

Come è fatto un condensatore elettrico

Un condensatore solitamente ha la forma di un cilindro, ma a volte anche quella di una goccia, ed è costituito da due superfici conduttrici, dette “piastre” o “armature”, tra le quali c’è un materiale isolante chiamato “dielettrico”, la cui funzione è di impedire che cariche di segno opposto possano circolare tra le armature.

Fanno parte di un condensatore anche i “terminali”, due fili metallici (polo negativo e positivo), che collegano il dispositivo a un circuito.

La capacità elettrica di un condensatore è misurata in Farad e indica la quantità di carica che può essere accumulata per 1 volt di tensione applicata.

Dove va collegato un condensatore?

Un condensatore è inserito all’interno di un circuito elettrico o elettronico e il collegamento può avvenire in vari punti, in base all’utilizzo specifico che viene fatto.

E’ possibile, inoltre, collegare più condensatori tra loro e ciò avviene solitamente in due modi: in serie o in parallelo.

Quando sono in serie, i condensatori sono collegati uno dopo l’altro, mentre in parallelo si trovano affiancati.

A cosa serve un condensatore elettrico?

Un condensatore elettrico gioca un ruolo cruciale nell’ambito dei circuiti elettronici e dei sistemi elettrici, caratterizzandosi per la versatilità che rende possibile la sua applicazione in vari ambiti.

Vediamo nel dettaglio a cosa serve un condensatore elettrico, spiegando brevemente alcune delle sue funzioni principali. Tra queste troviamo:

• filtrare il rumore: un’altra funzione del condensatore è la rimozione dei rumori o dei disturbi nei circuiti elettronici, come i picchi di tensione o le interferenze di frequenza;

• eliminare gli sbalzi di tensione: il condensatore permette di livellare e stabilizzare la tensione, riducendo al minimo le grosse variazioni di energia;

• accoppiamento e disaccoppiamento: i condensatori si possono utilizzare per accoppiare e disaccoppiare circuiti, ossia collegare e scollegare differenti parti degli stessi;

• correggere il fattore di potenza: nei sistemi elettrici i condensatori permettono di migliorare il fattore di potenza, rendendo più efficiente l’impianto elettrico;

• controllare la temporizzazione dei circuiti: è frequente l’utilizzo dei condensatori negli oscillatori e in altri circuiti di temporizzazione per creare ritardi di tempo e per controllare la frequenza dei segnali:

• proteggere e rendere sicuri i circuiti elettrici: i condensatori svolgono anche la funzione di protezione e sicurezza dei circuiti.

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Quando usare i condensatori?

La versatilità del condensatore elettrico è testimoniata non solo dalle sue molteplici funzioni, ma anche dagli innumerevoli ambiti di applicazione, che spaziano dall’elettronica di consumo ai sistemi energetici complessi.

Di seguito riportiamo alcuni degli esempi più comuni:

• Elettronica di consumo: frequente l’utilizzo negli alimentatori di vario di tipo, nelle fotocamere flash e in altri dispositivi che necessitano di una rapida scarica di energia, ma anche negli elettrodomestici più comuni quali lavatrici, asciugatrici e condizionatori per avviare i motori.

  I condensatori elettrici sono utilizzati anche per fornire backup di alimentazione per periodi limitati negli orologi, nei computer portatili e nei sistemi di emergenza.

• Strumenti audio e musicali: i condensatori si usano per filtrare le frequenze e migliorare così la qualità del suono, ma anche nei crossover degli altoparlanti.

• Apparecchiature mediche: il defibrillatore si avvale di un condensatore per accumulare l’energia necessaria da rilasciare all’istante per la rianimazione del cuore. I condensatori sono utilizzati anche in altre apparecchiature, come ad esempio quelle della risonanza magnetica, per fornire impulsi elettrici.

• Settore automotive: tra le applicazioni nel mondo dell’auto troviamo l’uso dei condensatori nei sistemi di accensione, mentre nel caso delle automobili elettriche e ibride si ricorre ai supercondensatori che possono accumulare una grande quantità di energia.

• Telecomunicazioni: i condensatori si usano per migliorare la qualità e la stabilità dei sistemi di telecomunicazione, ma anche per la sintonizzazione delle antenne.

Tipologie di condensatori: focus sugli elettrolitici

Complici i numerosi ambiti di applicazione, esistono varie tipologie di condensatore elettrico che si differenziano tra loro per materiale, forma, dimensione e capacità di accumulare energia.

I condensatori elettrici più comuni e diffusi sono:

• ceramici;

• a film;

• in mica;

• supercondensatore;

• elettrolitici.

Focalizzando l’attenzione su quest’ultima tipologia, è bene sapere che ci sono vari tipi di condensatori elettrolitici:

• in alluminio;

• al tantalio;

• al niobio;

• ad aerogel di carbonio;

• polimerici;

• ibridi.

• Condensatori in alluminio: sono i più comuni in questa categoria e si caratterizzano per una capacità elevata e un costo basso.

• Condensatori al tantalio: hanno l’anodo in tantalio e vantano una maggiore stabilità e affidabilità rispetto a quelli in alluminio.

• Condensatori al niobio: utilizzano il niobio per l’anodo e sono considerati più sicuri di quelli in alluminio in situazioni di sovraccarico.

• Condensatori ad aerogel di carbonio: sono usati in circuiti molto grandi e sono un tipo di supercondensatore che utilizza per l’elettrodo un materiale molto leggero.

• Condensatori polimerici: hanno un polimero conduttivo come materiale elettrolitico, una durata più lunga nel tempo e prestazioni più elevate di altri.

• Condensatori ibridi: sono un mix tra i condensatori elettrolitici tradizionali e quelli polimerici.

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Cosa succede se il condensatore non funziona?

Dal momento che il condensatore è una parte fondamentale di un circuito, è bene sapere cosa può accadere in caso di guasto o di deterioramento.

Un condensatore potrebbe avere dei problemi per diversi motivi: perché smette di funzionare, per via della rottura del dielettrico, oppure per un guasto graduale che porta progressivamente a un mancato funzionamento definitivo.

Diversi sono i sintomi che si possono rilevare quando un condensatore smette di fare il suo dovere.

In primis segnaliamo una riduzione della capacità o una perdita della stessa e questo può portare a un malfunzionamento del dispositivo, come la mancata accensione o lo spegnimento improvviso o intermittente.

Nei dispositivi audio o elettronici si possono registrare strani rumori o distorsioni, mentre nei circuiti di alimentazione si registra instabilità di tensione.

Un condensatore che non funziona può surriscaldarsi, gonfiarsi e nei casi peggiori esplodere, ma può anche provocare il surriscaldamento di parti del circuito, con il rischio di un danneggiamento irreversibile dello stesso.

Infine, nel caso particolare dei condensatori elettrolitici, può accadere che non funzionino per via della perdita del liquido elettrolitico, la cui fuoriuscita nelle aree circostanti può essere causa di un cortocircuito.