Calcolatore di Capacità

Categoria: Fisica
- June 04, 2025
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Calcola la capacità di vari tipi e configurazioni di condensatori. Questo calcolatore supporta condensatori a piastre parallele, cilindrici, sferici e condensatori in serie o in parallelo.

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Informazioni sulla Capacità

La capacità è una misura della capacità di un condensatore di immagazzinare carica elettrica per una data differenza di potenziale (tensione). L'unità SI di capacità è il farad (F), che è uguale a un coulomb per volt (C/V).

Condensatore a Piastra Parallela

Un condensatore a piastra parallela è costituito da due piastre conduttrici parallele separate da un materiale dielettrico.

  • Formula: C = ε₀εᵣA/d
  • ε₀: Permittività del vuoto (8.85 × 10⁻¹² F/m)
  • εᵣ: Permittività relativa (costante dielettrica) del materiale tra le piastre
  • A: Area sovrapposta delle piastre
  • d: Distanza tra le piastre
Condensatore Cilindrico

Un condensatore cilindrico è costituito da due conduttori cilindrici coassiali separati da un materiale dielettrico.

  • Formula: C = 2πε₀εᵣL/ln(b/a)
  • L: Lunghezza dei cilindri
  • a: Raggio del cilindro interno
  • b: Raggio del cilindro esterno
  • ln(b/a): Logaritmo naturale del rapporto tra raggio esterno e interno
Condensatore Sferico

Un condensatore sferico è costituito da due gusci conduttivi sferici concentrici separati da un materiale dielettrico.

  • Formula: C = 4πε₀εᵣab/(b-a)
  • a: Raggio della sfera interna
  • b: Raggio della sfera esterna
Condensatori in Serie

Quando i condensatori sono collegati in serie, il reciproco della capacità equivalente è uguale alla somma dei reciproci delle capacità individuali.

  • Formula: 1/C_eq = 1/C₁ + 1/C₂ + ... + 1/Cₙ
  • La capacità equivalente è sempre inferiore alla capacità individuale più piccola
Condensatori in Parallelo

Quando i condensatori sono collegati in parallelo, la capacità equivalente è la somma delle capacità individuali.

  • Formula: C_eq = C₁ + C₂ + ... + Cₙ
Energia Immagazzinata in un Condensatore

L'energia immagazzinata in un condensatore carico è:

  • Formula: E = ½CV²
  • C: Capacità
  • V: Tensione attraverso il condensatore
Materiali Dielettrici Comuni
Materiale Costante Dielettrica (εᵣ) Tensione di Rottura (MV/m)
Vuoto 1.0 -
Aria 1.0006 3
Carta 2.0-4.0 16
Polietilene 2.1 50
Polipropilene 2.2 40
PVC 3.4 14
Mica 5.0 100
Vetro 5.0-10.0 14
Ceramica 20-12000 8
Acqua 80.0 -
Applicazioni dei Condensatori
  • Immagazzinamento di Energia: Immagazzinare e rilasciare rapidamente energia elettrica, come nei flash delle fotocamere
  • Condizionamento di Potenza: Livellare le fluttuazioni di tensione nelle alimentazioni
  • Coppia/Decoppia di Segnali: Bloccare la DC mentre si consente il passaggio della AC
  • Filtri: Creare circuiti selettivi per frequenze
  • Sintonia: Selezionare frequenze specifiche nei circuiti radio
  • Temporizzazione: Creare ritardi temporali nei circuiti
  • Sensori: Rilevare cambiamenti di posizione, pressione o umidità

Che cos'è un Calcolatore di Capacitance?

Il Calcolatore di Capacitance è uno strumento online facile da usare che ti aiuta a determinare la capacitance di diversi tipi di condensatori. Che tu stia lavorando con un condensatore a piastre parallele di base o con una configurazione più complessa cilindrica o sferica, questo strumento fornisce risultati rapidi e chiari.

Calcola anche la capacitance totale per combinazioni di condensatori collegati in serie o in parallelo e stima persino l'energia immagazzinata quando viene applicata una tensione.

Formule di Capacitance Utilizzate

Condensatore a Piastra Parallela:
\( C = \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{A}{d} \)
Condensatore Cilindrico:
\( C = 2\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{L}{\ln(b/a)} \)
Condensatore Sferico:
\( C = 4\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{ab}{b - a} \)
Condensatori in Serie:
\( \frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \dots + \frac{1}{C_n} \)
Condensatori in Parallelo:
\( C_{eq} = C_1 + C_2 + \dots + C_n \)
Energia Immagazzinata:
\( E = \frac{1}{2} C V^2 \)

Caratteristiche Principali

  • Supporta più tipi di condensatori: a piastra parallela, cilindrico, sferico
  • Gestisce combinazioni in serie e in parallelo
  • Ti consente di selezionare o inserire valori di materiale dielettrico
  • Output personalizzabile con opzioni di unità e decimali
  • Mostra i passaggi di calcolo dettagliati
  • Stima l'energia immagazzinata in base all'input di tensione

Come Usare il Calcolatore

  1. Seleziona il tipo di condensatore o connessione che desideri calcolare.
  2. Inserisci le dimensioni e i valori richiesti:
    • Per condensatori geometrici: inserisci area, distanza, raggio o lunghezza
    • Per condensatori combinati: inserisci i valori di capacitance individuali
  3. Scegli il materiale dielettrico o inserisci una costante dielettrica personalizzata.
  4. Regola le impostazioni avanzate come unità di output, decimali e opzioni di visualizzazione.
  5. Clicca Calcola per visualizzare i risultati.
  6. Usa l'input di tensione per vedere quanta energia il condensatore può immagazzinare.

Per Chi È Utile Questo Strumento?

Questo calcolatore è utile per studenti, educatori, appassionati di elettronica e professionisti che lavorano su progetti di circuiti o selezione di componenti. Che tu stia imparando come funzionano i condensatori o abbia bisogno di risultati accurati per il tuo progetto, offre una soluzione rapida e affidabile.

Domande Frequenti (FAQ)

D: Che cos'è la capacitance?

R: La capacitance è la capacità di un componente di immagazzinare energia elettrica in un campo elettrico. È misurata in farad (F).

D: Cosa rappresenta la costante dielettrica (εᵣ)?

R: Rappresenta quanto un materiale aumenta la capacità di un condensatore di immagazzinare carica rispetto a un vuoto. Valori più alti portano generalmente a una maggiore capacitance.

D: Cosa succede quando collego condensatori in serie o in parallelo?

R: In serie, la capacitance totale è inferiore al condensatore individuale più piccolo. In parallelo, la capacitance totale è la somma dei condensatori individuali.

D: Posso usare questo strumento per stimare l'immagazzinamento di energia?

R: Sì, inserisci un valore di tensione per vedere l'energia immagazzinata utilizzando la formula \( E = \frac{1}{2}CV^2 \).

D: Quali unità supporta questo calcolatore?

R: Puoi scegliere tra un'ampia gamma di unità tra cui farad (F), millifarad (mF), microfarad (μF), nanofarad (nF) e picofarad (pF), insieme a unità di lunghezza e area.

Perché Usare Questo Calcolatore?

Fornisce risultati rapidi e affidabili senza la necessità di formule manuali o conversioni. Che tu stia controllando i tuoi compiti, costruendo un circuito o semplicemente curioso, questo strumento ti aiuta a comprendere e lavorare con i condensatori più facilmente.