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ENGLISH
29-04-2025 - Physics - Electric capacity [EN]-[IT]
With this post I would like to give a brief instruction about the topic mentioned in the subject
(code notes: X_44-43)
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Electric capacity
Before talking about electric capacity, it is good to clarify in our mind what electricity is. The definition of electricity is as follows. Electricity is a form of energy related to the movement of electric charges. The electric charges we are talking about are electrons. Like gravity and magnetism, electricity is a fundamental force of nature. We know very well that electricity today is the basis of many phenomena and technologies that accompany us every day of our lives. So after having clarified, or remembered, what electricity is, let's start talking about electrical capacity.
What is electrical capacity?
Electrical capacity is a physical property of a conductor that measures its ability to store electrical charges. Below is the mathematical formula that represents electrical capacity.
Where:
C = Electrical capacity
Q = stored charge
V = potential difference
In the international system (SI) the unit of measurement of electrical capacity is the farad (F). 1 Farad is equivalent to one coulomb per volt (C/V)
Conductors
A conductor is a physical system in which charges have extreme ease of movement. For example, metals are among those materials that particularly exhibit this characteristic. In fact, we know, from various scientific research, that there are materials for which in the presence of even a very weak electric field, a movement of electric charges can be detected.
One of the fundamental laws that represents the behavior of electrical conductors is Ohm's law. Ohm's law is represented below:
Where:
V = Electrical voltage (in Volts)
R = Resistance of the conductor (in Ohms, symbol Ω)
I = Current intensity (in Amperes)
Basically we can say that conductors are materials that allow the passage of electrical current, opposing very little resistance
There are different types of conductors and the most common ones are listed below:
Metals
Electrolytic solutions
Ionized gases
Coulomb's theorem
Coulomb's theorem or law of coulomb, describes the force of attraction or repulsion between two point-like electric charges. Basically, this law tells us that the electrostatic force between two charges is directly proportional to the product of their magnitudes and inversely proportional to the square of the distance between them.
We can safely say that coulomb's law is the basis of electrostatics
Below is described coulomb's law in mathematical formula.
Where:
F = electric force
q1 and q2 = are the charges
r = distance between the charges
k = Coulomb constant
Capacitors
When we enter the field of electrical circuits, we cannot help but talk about capacitors. A capacitor is a system of two conductors between which the conditions of complete induction exist. The two conductors are defined in this case as the plates of the capacitor. We can also explain this by saying that a capacitor is made up of two conductive plates separated by an insulating material called a dielectric.
We can also define a capacitor as a fundamental electronic component that stores electrical energy in the form of an electrostatic field.
How does a capacitor work?
We said before that the capacitor is made up of two plates at its ends. When a potential difference is applied between the two plates, these accumulate opposite charges. One of these will be positively charged and the other negatively. In this phase, the capacitor works as an accumulator. What the capacitor can do is that, after having performed this accumulation phase, it can release this energy, making it useful in many applications.
Here is the formula for capacitance:
Where:
C = capacitance in Farads
ε = permittivity of the dielectric material
A = the area of the plates
d = distance between the plates
Capacitors in parallel
As we described before, capacitors are electrical devices, they can be assembled in series or in parallel.
In the figure below we see the case in which the capacitors are connected in parallel.
In this configuration the voltage V is the same on all capacitors, while the total charge is the following
Qtot = Q1 + Q2 + Q3 +... +Qn
The equivalent capacity is:
C eq = C1 + C2 + C3 + … +Cn
Capacitors in series
As we described before, capacitors are electrical devices, they can be assembled in series or in parallel.
In the figure below we see the case in which the capacitors are connected in series.
In this configuration the total voltage V is the sum of the voltages on the individual capacitors:
Vtot = V1 + V2 + V3 +... +Vn
The equivalent capacity is calculated with the inverse formula compared to the one described above for the case of capacitors in parallel:
1/C eq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + … +1/Cn
[IMAGE F5]
Conclusions
In conclusion we can say that the electrical capacity is a measure of how much electric charge a system can retain. This capacity is useful for creating electronic circuits.
Question
Did you know that the farad (F), the unit of measurement of electrical capacity, recalls the scientist Michael Faraday (1791–1867) who discovered one of the concepts explained in this article, that is, the concept of “dielectric?
ITALIAN
29-04-2025 - Fisica - Capacità elettrica [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(code notes: X_44-43)
immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot
Capacità elettrica
Prima di parlare di capacità elettrica è bene chiarire nella nostra mente che cos’è l’elettricità. La definizione di elettricità è la seguente. L’elettricità è una forma di energia legata al movimento delle cariche elettriche. Le cariche elettriche di cui stiamo parlando sono gli elettroni. Come la gravità e il magnetismo l’elettricità è una forza fondamentale della natura. Sappiamo benissimo che l’elettricità oggi è alla base di moltissimi fenomeni e tecnologie che ci accompagnano ogni giorno della nostra vita. Quindi dopo aver chiarito, oppure ricordato, che cos’è l’elettricità iniziamo a parlare della capacità elettrica.
Che cos’è la capacità elettrica?
La capacità elettrica è una proprietà fisica di un conduttore che misura la sua capacità di immagazzinare cariche elettrica. Qui di seguito la formula matematica che rappresenta la capacità elettrica.
Dove:
C = Capacità elettrica
Q = carica immagazzinata
V = differenza di potenziale
Nel sistema internazionale (SI) l’unità di misura della capacità elettrica è il farad (F). 1 Farad equivale ad un coulomb per volt (C/V)
I conduttori
Il conduttore è un sistema fisico in cui le cariche hanno estrema facilità di movimento. Ad esempio i metalli sono tra quei materiali che esibiscono particolarmente tale caratteristica. Sappiamo infatti, dalle varie ricerche scientifiche, che esistono dei materiali per cui in presenza di un campo elettrico anche molto debole è riscontrabile un movimento di cariche elettriche.
Una delle leggi fondamentali che rappresenta il comportamento dei conduttori elettrici è la legge di Ohm.
Qui di seguito è rappresentata la legge di Ohm:
Dove:
V = Tensione elettrica (in Volt)
R = Resistenza del conduttore (in Ohm, simbolo Ω)
I = Intensità di corrente (in Ampere)
Sostanzialmente possiamo dire che i conduttori sono materiali che permettono il passaggio della corrente elettrica, opponendo pochissima resistenza
Esistono diversi tipi di conduttori e qui di seguito sono elencati i più comuni:
I metalli
Le soluzioni elettrolitiche
I gas ionizzati
Il teorema di Coulomb
Il teorema di coulomb o legge di coulomb, descrive la forza di attrazione o repulsione tra due cariche elettriche puntiformi.sostanzialmente tale legge ci informa che la forza elettrostatica tra due cariche è direttamente proporzionale al prodotto delle loro grandezze e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra di esse.
Possiamo tranquillamente affermare che la legge di coulomb è la base dell’elettrostatica
Qui di seguito è descritta la legge di coulomb in formula matematica.
Dove:
F = forza elettrica
q1 e q2 = sono le cariche
r = distanza tra le cariche
k = costante di Coulomb
I condensatori
Quando entriamo nel campo dei circuiti elettrici, non possiamo fare a meno di parlare dei condensatori. Un condensatore è un sistema di due conduttori tra i quali sussistono le condizioni di induzione completa. I due conduttori vengono definiti in questo caso come le armature del condensatore. Possiamo spiegare questo anche dicendo che un condensatore è costituito da due piastre conduttrici separate da un materiale isolante chiamato dielettrico.
Possiamo definire un condensatore, anche come un componente elettronico fondamentale che immagazzina energia elettrica sottoforma di campo elettrostatico.
Come funziona un condensatore?
Abbiamo detto prima che il condensatore è formato con due piastre alle sue estremità.quando viene applicata una differenza di potenziale tra le due piastre queste accumulano cariche opposte. Una di queste si caricherà positivamente e l’altra negativamente. In questa fase il condensatore funziona da accumulatore. Quello che può fare il condensatore è che, dopo aver eseguito questa fase di accumulo, puó rilasciare questa energia, rendendolo utile in molte applicazioni.
Qui di seguito la formula della capacità:
Dove:
C = capacità in Farad
ε = permittività del materiale dielettrico
A = l'area delle piastre
d = distanza tra le piastre
I condensatori in parallelo
Come abbiamo descritto prima, i condensatori sono dei dispositivi elettrici, essi possono essere assemblati in serie o in parallelo.
Nella figura qui in basso vediamo il caso in cui i condensatori sono collegati in parallelo.
In questa configurazione la tensione V è uguale su tutti i condensatori, mentre la carica totale è la seguente
Qtot = Q1 + Q2 + Q3 +... +Qn
La capacità equivalente è:
C eq = C1 + C2 + C3 + … +Cn
I condensatori in serie
Come abbiamo descritto prima, i condensatori sono dei dispositivi elettrici, essi possono essere assemblati in serie o in parallelo.
Nella figura qui in basso vediamo il caso in cui i condensatori sono collegati in serie.
In questa configurazione la tensione totale V è la somma delle tensioni sui singoli condensatori:
Vtot = V1 + V2 + V3 +... +Vn
La capacità equivalente si calcola con la formula inversa rispetto a quella descritta prima per il caso dei condensatori in parallelo:
1/C eq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + … +1/Cn
[IMMAGINE F5]
Conclusioni
Concludendo possiamo dire che la capacità elettrica è una misura di quanta carica elettrica riesce a trattenere un sistema. Questa capacità è utile per creare circuiti elettronici.
Domanda
Lo sapevate che il farad (F), cioè l'unità di misura della capacità elettrica, richiama lo scienziato Michael Faraday (1791–1867) che scoprì uno dei concetti spiegati in questo articolo, cioè il concetto di “dielettrico?
THE END